15.4. Centrifuga rotorok

A kisebb centrifugák rotorjai réz-és acél ötvözetekből, ritkábban műanyagból. Az ultracentrifugák rotorjai alumínium, vagy titán ötvözetekből készülnek, hogy a nagy terhelést elviseljék és a korrózió a minimálisra csökkenjen. A tiszta aluminium rotorok fokozott korrózió elleni védelmet igényelnek (stressz korrózió, rétegleválás). A titán ötvözetek ellenállnak a korróziónak, élettartamuk igen hosszú és nem lép fel kifáradás, de igen drágák. Ezeket fekete epoxiréteggel vonják be.

15.4.1 A preparatív centrifuga rotorok főbb típusai: a kilendülő (swing-out), a vertikális, a szög (fixed-angle) és a zonális rotorok.

Kilendülő rotorokban a felfüggesztés különböző lehet (oda kell figyelni a csövek megfelelő helyre való berakására, amiben segít a számozás). Az elválasztás és leállás során a sávok reorientálódnak. A szögrotorokban a csövek más-más szögben helyezkedhetnek el. (20-40o). A csekély reorientáció előnyös az izopiknikus elválasztásnál, növeli a felvihető anyagmennyiséget. A vertikális rotorok, (a szögrotorok egy speciális fajtája), előnye a gyors elválasztás – a rövid szedimentációs úthossz, de nagy a reorientáció. Zonális rotorok esetében az elválasztandó anyag magában a rotorban van (rate-zonal, izopiknikus elválasztásra jó).

Elutriktor rotoroknál a centrifugacsőben a centrifugális erővel szemben mozgó, növelhető folyadékáramlás van. Az elválasztott részecskék eltávolíthatók. Elsősorban sejtek elválasztására alkalmazzák.

15.4.2 A rotorok típusai és felhasználási területeik

A gyártók általában megadják a rotorok jellemzőit: maximális rpm (Nmax), rmax és rmin, a rotor maximális, illetve minimális sugara a forgástengelytől mérve, valamint egy rotorjellemző (k) faktort:

k = 2.53 x 1011 [ln(rmax/rmin)].Nmax2

Minél kisebb a rotor k faktora, annál nagyobb a kiülepítés hatékonysága. A k faktort teli centrifugacsőre adják meg. Értéke részben töltött cső esetében kisebb. A faktor értékét növeli, ha a közeg viszkozitása és sűrűsége jelentősebben eltér a vízétől. Ezért pl. a gyári k faktor cukorgradiens esetén nem használható. Helyette k*, aminél feltételezik, hogy a molekula sűrűsége a cukoroldatban 1.3 g cm-3, ami fehérjékre, DNS-re igaz, de az RNS-é 1,7 g cm-3. A k faktor a rotor maximális sebességére adott, ezért alacsonyabb fordulaton a k faktort korrigálni kell:

kaktuális = k [Nmax / Naktuális]2

Ha a centrifugáláshoz használt közeg sűrűsége nagyobb, mint 1,2 g cm-3, akkor a megadott maximális fordulatszám nem használható. Helyette az új maximális fordulatszám kiszámolható:

N’max=Nmax(1.2/ρ)1/2

Ha az adott részecske szedimentációs koefficiense ismert, az alábbi összefüggés segítségével számolható a részecske kiülepítésének ideje:

t = k/s., illetve cukorgradiensen.t = k*/s

A rotorok tervezésénél és használatánál központi probléma a rotor stabilitása. A rotor súlypontja forgás közben, főként alacsonyabb fordulatszámnál, nem stacionárius, hanem cirkuláris mozgást ír le. Ez az úgynevezett precesszió (szinkronforgás) minden rotorra jellemző. A tervezés és a meghajtás precizitása csökkentheti. Sokkal komolyabb probléma a rotor aszinkron forgása, amely elsősorban magasabb fordulatszámon jelentkezik. Okozhatja tervezési, meghajtási hiba, ill. a rotor és főképpen a centrifugacsövek kiegyensúlyozatlansága. További hibaforrás a vákuumban működő ultracentrifugáknál, ha a csövek gondatlan lezárása miatt a minta egy része eltávozik a csőből. Már kisebb kiegyensúlyozatlanság is zavarhatja az elválasztást, különösen gradiens centrifugálásnál. Komolyabb kiegyensúlyozatlanság mechanikai sérülésekhez is vezethet, jóllehet a korszerű ultracentrifugákat ilyen jellegű hibák elleni védelemmel ellátják.

A rotorokat adott sűrűségű közegre tervezik. Ha az alkalmazott közeg sűrűbb, a rotor sebességét csökkenteni kell:

N’max = DD/SD.(ahol DD a tervezett sűrűség, SD az új sűrűség)

15.4.3 A rotorok védelme

15.4.3.1 Fizikai sérülés: ügyelni kell arra, hogy a rotor ne essen le, vagy más fizikai sérülés ne érje (pl. karcolás)

15.4.3.2 Tisztítás: általában semleges detergensekkel tisztítandók a rotorok, majd desztillált vízzel lehet lemosni és szárazra törülni. Az alumínium rotoroknál nem szabad lúgos, vagy savas mosószerekkel tisztítani és ajánlott víztaszító spray használata (pl. WD40)

15.4.3.3 Életidő: az ultracentrifuga rotoroknál a használhatóságot az életidő korlátozza. Az életidőt a futás időtartama, az alkalmazott g, és a minták száma határozza meg. Az életidőt a gyártó által megadott módon kell kiszámítani. Lejárta után, csak az illetékes szerviz vizsgálata után lehet tovább használni.