在生物实验中，全自动离心机的转速与离心力（RCF，相对离心力）需根据样品特性（如颗粒大小、密度、黏度）匹配，以确保分离效果和样品活性。以下是具体匹配原则和应用场景：

一、核心原理：转速与离心力的换算

离心力（RCF）与转速（RPM，每分钟转数）、离心机半径（r，旋转轴到离心管底部的距离，单位为 cm）的关系公式：

关键影响因素：

· 转速相同时，离心机半径越大，RCF 越大（如落地式离心机通常比台式离心机半径大）。

· 样品特性：大颗粒（如细胞）需较低 RCF，小颗粒（如蛋白）需较高 RCF。

二、不同样品的离心参数匹配

1. 细胞类样品（如哺乳动物细胞、细菌）

· 特点：颗粒较大（直径 1-100 μm），密度接近培养基，易受高剪切力损伤。

· 离心目的：收集细胞、去除培养基或分离细胞组分（如细胞器）。

· 推荐参数：

· 转速：500-3000 RPM（对应 RCF 约 50-1000×g）。

· 比如：

· 哺乳动物细胞（如 HEK293、CHO 细胞）：通常 1000-2000 RPM（约 100-300×g），离心 5-10 分钟，避免细胞破裂。

· 细菌（如大肠杆菌）：需更高转速（2000-3000 RPM，约 300-1000×g），因菌体密度较高，离心时间可延长至 10-15 分钟。

· 注意事项：

· 低温离心（4℃）可维持细胞活性，减少酶解。

· 避免使用过高 RCF，防止细胞结块或损伤（如酵母细胞在 > 1500×g 时易破裂）。

2. 蛋白质类样品（如重组蛋白、酶、抗体）

· 特点：颗粒小（分子量 10-100 kDa，直径约 2-10 nm），需根据纯化阶段调整分离条件。

· 离心目的：

· 粗提阶段：分离细胞碎片与上清液（含可溶性蛋白）。

· 纯化阶段：通过超速离心分离亚细胞结构或蛋白复合物。

· 推荐参数：

· 低速离心（粗提）：

· 转速：3000-10,000 RPM（约 1000-15,000×g），离心 10-30 分钟。

· 用途：破碎细胞后去除细胞壁、膜碎片等大颗粒，收集含蛋白的上清液。

· 高速 / 超速离心（纯化）：

· 转速：10,000-100,000 RPM（对应 RCF 约 15,000-1,000,000×g），需使用超速离心机。

· 用途：

· 密度梯度离心（如蔗糖 / 氯化铯梯度）：分离不同密度的蛋白（如病毒样颗粒、脂蛋白），RCF 可达 100,000×g 以上，离心数小时至过夜。

· 差速离心：分步分离细胞器（如线粒体、溶酶体），通过逐步提高 RCF（如先 10,000×g 沉淀细胞核，再 50,000×g 沉淀线粒体）。

· 注意事项：

· 高速离心时需平衡离心管，避免转头磨损或样品飞溅。

· 蛋白样品需保持在合适 pH 和盐浓度中，防止变性（如添加蛋白酶抑制剂、使用 Tris 缓冲液）。

3. 其他常见样品（如核酸、病毒）

· 核酸（DNA/RNA）：

· 常规提取（如质粒 DNA）：转速 12,000-16,000 RPM（约 15,000-20,000×g），离心 5-10 分钟，用于沉淀菌体或分离有机相。

· 超螺旋 DNA 纯化：超速离心（>50,000 RPM，RCF>100,000×g）结合氯化铯梯度，分离不同构象的 DNA。

· 病毒颗粒：

· 分离病毒（如腺病毒、慢病毒）：超速离心（100,000×g 以上），通过密度梯度（如碘克沙醇）纯化，离心时间通常 > 2 小时。

三、实验设计要点

1. 预实验优化：

· 初次使用新样品时，建议从低 RCF 开始（如 500×g），逐步提高转速，观察沉淀效果和样品完整性。

· 例：分离贴壁细胞时，先 1000 RPM 试离心，若沉淀量不足，再增至 1500 RPM。

2. 离心条件记录：

· 同时记录 RPM 和 RCF，因不同离心机半径可能导致相同 RPM 下 RCF 差异显著。

· 例：两台离心机均设为 3000 RPM，半径 10 cm 的机器 RCF 为约 1000×g，而半径 20 cm 的机器 RCF 可达 2000×g。

3. 样品保护措施：

· 低温离心（4℃）适用于酶、抗体等热敏性样品，减少降解。

· 使用带软垫的离心管或降低转速，避免剪切力破坏脆弱样品（如血小板、外泌体）。

四、典型场景案例

五、总结

· 低 RCF（<5000×g）：适用于大颗粒样品（细胞、组织碎片），以温和分离为原则。

· 中高 RCF（5000-50,000×g）：适用于蛋白粗提、细胞器分离，需平衡效率与样品活性。

· 超高 RCF（>50,000×g）：仅用于病毒、核酸等超微颗粒的纯化，需专业超速离心机和严格操作规范。

通过精确计算 RCF、优化转速和时间，并结合样品特性调整条件，提升实验成功率和样品质量。

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