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离心技术研究与应用综述
摘要：离心技术在生物科学，特别是在生物化学和分子生物学研究领域，已得到十分广泛的应用，每个生物化学和分子生物学实验室都要配置各种型式的离心机。离心技术主要用于各种生物样品的分离和制备，生物样品悬浮液在高速旋转下，由于巨大的离心力作用，使悬浮的微小颗粒（细胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，从而与溶液分离，而沉降速度取决于样品的质量、大小和密度。
关键词：离心技术应用发展中药研究新型离心技术
离心技术（centrifugal technique）是根据颗粒在作匀速圆周运动时受到一个外向的离心力的行为而发展起来的一种分离技术。这项技术应用很广，诸如分离出化学反应后的沉淀物，天然的生物大分子、无机物、有机物，在生物化学以及其它的生物学领域常用来收集细胞、细胞器及生物大分子物质。
一、离心技术分类
根据离心原理，按照实际工作的需要，目前已设计出许多离心方法，综合起来大致可分三类。
1.平衡离心法根据粒子大小、形状不同进行分离，包括差速离心法（differential velocity centrifugation）和速率区带离心法（rate zonal centrifugation）。[1]
2.等密度离心法（jsopycnic centrifugation）又称等比重离心法，依粒子密度差进行分离，等密度离心法和上述速率区带离心法合称为密度梯度离心法。
3.经典式沉降平衡离心法用于对生物大分子分子量的测定、纯度估计、构象变化等。
差速离心法、速率区带离心法、等密度离心法是制备超速离心法的三种方法。[3]
（一）差速离心法
它利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分部沉淀。操作过程中一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质，常用于其他分离手段之前的粗制品提取。
（二）速率区带离心法
速率区带离心法是在离心前于离心管内先装入密度梯度介质（如蔗糖、甘油、KBr、CsCl等），待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度层中间，同梯度液一起离心。
（三）等密度离心法
等密度离心法是在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度液顶上或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液由于离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度，与此同时原来分布均匀的粒子也发生重新分布。此法一般应用于物质的大小相近，而密度差异较大时。常用的梯度液是CsCl。
二、化学实验中常见电动离心机
化学实验中的离心机按转速不同可分为普通离心机(如国产80型),高速离心机和超速离心机(如贝克曼L8M 型)，它们的转速可分别达到4000转/分, 20000转/ 分和70000/分。
三、离心技术的应用与发展
（一）离心技术在中药研究中的应用
1.离心技术在口服液制备中的应用：中药提取液一般体积大，有效成分含量低，杂质多，常需要进一步分离和精致，传统的生产方式是以水提醇沉法处理提取液，从而除去杂质，提高澄明度，但由于“包埋”等原因，有不少的有效成分被沉淀弃去，而且大量乙醇的使用增加了药品成本，离心分离法与醇沉法相比具有较多的优点，如缩短了工艺流程，节约了大量乙醇，生产更趋向安全，且可减少有效成分丢失，是值得推广和进一步探讨的方法。[4]
2.离心技术在中药固体制剂中的应用：利用超速离心技术，制成的颗粒剂与未经离心和常规离心制得的颗粒剂样品作比较，以君药黄芪甲苷含量为指标，结果表明经离心后制得的颗粒剂与未经离心制得的颗粒剂相比，每克颗粒的含固量下降了38.82%，每克颗粒的黄芪甲苷含[5]量则上升了61.54%。
（二）离心技术在其他方面的应用
1.在浓缩过程的应用：离心薄膜浓缩综合了薄膜蒸发和离心分离两种工艺原理，利用离心力使料液在加热面上传递能力大大提高（薄膜厚度在0.1mm左右），使流速和传热系数增高，药液在加热面上停留时间缩短，单位液滴可在瞬间完成浓缩，因此蒸发效果好，时间短。因此离心薄膜浓缩技术具有传热系数高，浓缩比高，物料受热时间短，有效成分含量基本保持不变的优点，尤其是对热敏性物质特别适用。[6]
2.在溶剂萃取方面的应用：根据在萃取分离是两种溶剂的比重不同，利用离心力破坏乳化层，取得了满意的效果。[7]离心技术开发高血压新疗法：俄罗斯科学家已通过航天用离心机，开发出治疗高血压等疾病的新疗法。俄罗斯萨马拉国立医科大学校长，根纳季•科捷利尼科夫介绍说，该校医生利用检查航天员前庭功能的离心机，在俄罗斯率先成立了重力疗法实验室。治疗时，医生将病人置于旋转离心机产生的离心系统中，该系统产生的离心力和向心力使病人血液中的不同成分分层，从而对高血压、动脉粥样硬化等10多种病症产生了疗效。科捷利尼科夫说，新疗法所用离心机由萨马拉一家制造航天用离心机的军工企业制造，目前这种疗法已在俄罗斯获得专利。
此外，离心技术在质量控制方面、在超滤工艺及超细粉碎方面都有不同程度的应用与体现。
（三）离心技术的发展——新型离心技术
1.以连续流动离心法，实验室规模从肉汁培养液中收集细菌：通过大量实验表明，连续流动离心法具有缩短操作时间，大为减少了需要的膜面积，减少装填体积以及最终浓缩物的量等优点。快速纯化质粒DNA（脱氧核糖核酸）离心色层吸附柱设备用来纯化和恢复在细菌染色体中的双链质粒DNA的。这个离心柱的方法令人注目地代替了密度梯度的纯化法，并且宣布不再需要超速离心而可实现全部离心操作过程：收集细菌、制备澄清的溶菌液、制备粗的质粒DNA和最终纯化质粒。[8]
总结
总而言之离心技术已渗透到我们生活中来，我们要合理的规范的应用和发展离心技术。相信不久的将来会有更大的突破。
参考文献：
[1]单德杰.浅谈化学实验中的离心技术[J].阜阳师范学院学报(自然科学版), 1998,(03)
[2]徐根福.浅谈离心技术在中药研究中的应用[J].黑龙江医药, 2008,(06)
[3]赵风章,栗振宝.超速离心技术的基本原理与应用[J].吉林大学学报(医学版), 1983,(06).[4]杨苏.密度梯度离心技术的探讨[J].宁德师专学报(自然科学版), 1998,(04).[5]何学民.浅谈超速离心技术在生物学中的应用[J].生物学通报, 1982,(06).[6]崔泽实.通用实验室离心机及其功能配置[J].医疗卫生装备, 2005,(09).[7]金倩.新型离心技术.《技术交流资料》，l992年5月.[8]《中外科技信息•科技发展动态》
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