实验离心技术新进展（一）

引言

实用离心技术可分为二大类：一类是用于化工、制药、食品、污水处理、油品处理。工业的大型制备用离心分离技术，所使用的离心机及其附件属于大中型工业生产设备。其中管式离心机转速较高，小型可达50,000rpm，较大型（每小时处理量在1.5 吨以 上）也可达15,000rpm（国外典型机如Sharples，国内如上海离心机研究所GQ，GF 系列）；转筒式离心机广泛用于乳品，油品，工业废水处理，最大处理量可达90 吨/小时转速从每分钟数千至数万转。（国外典型机多为α－Laval，westfalia 等牌号）；转鼓式工业离心机（广泛用于制药、食品如Krausｍaffai 等）；卧式螺旋卸料离心机（最高转速5000rpm，最大处理量10 吨/小时，国外如Westfalia，国内如上海离心机研究所的LW 系列）；以及转速在3000rpm 以下的三足离心机等等。另一类是用于生物、医学、化学、农业食品及制药等试验室研究、中间试验、部分生物制药行业的小批量生产的实验离心技术。目的在分离和纯化样品（特别是生物体组份）并对样品的某些特性进行分析。后一类离心设备的转速从每分钟数千转到每分钟十多万转，每次实验处理的样品量较少，但其设备由于转速高（目前最高达 150000rpm），离心力大（目前已达1050000×g）对转速、温度、真空、离心程序、模拟方   法等要求高而使这类离心机构造复杂、并在机械制造、电子电器控制、制冷系统、真空系统、防护设备、转头及附件制造等各方面都保持着很高的技术与工艺水平。实验离心方法由于样品的分离要求各不相同以及为适应现代生物医学研究的快速发展而形成了比较完善和具有  一定独立性的实验技术学科。

实验离心技术是一个比较年轻的学科。最早使用手摇离心机进行食品（比如奶酪生产），血液分离可以追溯到十九世纪；电动低速台式离心机的商品化始于1912 年；离心技术的奠 基人在实验离心技术方面开拓性的工作创始于1920 年代；而高速、超速离心机的商品化生产、实验离心技术的普遍应用则是从上世纪五十年代开始的。   现代工业的进步，促进了离心设备的开发，也有利于各种样品（特别是生物体组份）离心分离方法的迅速推广和应用。而现代生物医学研究的进展和对研究、诊断手段的大量需求而使离心机生产行业欣欣向荣。二十世纪70 年代以后，低速、高速、超速离心机产品几经更新 换代。目前，先进的超速离心机已经能够产生相当于重力加速度100 多万倍的离心场并能保  持此离心场连续运转数十小时以上；新一代的超速离心机还能对各种生物样品离心方法进行  模拟，以找到最佳的离心分离方案和进行诸如分子量、沉降系数的计算。最近几十年在离心方法方面的研究成果使我们可以利用那些较为先进的离心设备完成绝大部分生物体组份的  分离和纯化。

简史：

综观近年来实验离心技术的进步，可把一些重要事件分列如下：

1911~1912 年：开始生产和使用低速（3,000rpm 以下）的商品化台式离心机。（IEC） 1923~1926 年：瑞典UPPSALA 大学以Svedberg 为首的科学家试制了世界上第一台试验型超 速离心机，45,000rpm，油透平驱动，不锈钢小转头，转头置于H2 浴中，1926 年开始运转。
1929 年：Lamn 完成了沉降方程。计算了沉降速度。定义了沉降系数。
1932 年：细胞核的离心纯化（Behrens）
1933 年：Beams，Pickels 研制成试验型空气透平驱动超速机。
1934 年：Bauer 用以上离心设备成功分离出黄热病病毒。 Bensley 等纯化了线粒体。
1940 年：Svedberg 与Pederson 出版了“超速离心”一书（文献（1））概括总结了在此之前近20 年的研究成果，奠定了离心技术的理论基础，Svedberg 被公认为实验离心技术的奠基人，他因这方面的成就而获得诺贝尔奖。
1940~1950：开始研究用于制备超速离心机的速率——区带（Rate-Zonal）密度梯度离心法和用于分析超速离心的沉降速度法。（文献（2））
1943 年：Pickels 研制成现代固定角式离心转子。（文献（2））
1951 年：Brakke 第一次发表了他对速率—区带密度梯度离心法的研究成果，并在1960 年再次对这一方法作了综合评述。（文献（4））1951 年：Kahler 研制成功甩平（Swing-out）转子。（文献（5））
1946~1954 年：世界各主要离心机生产厂开始研制并准备商品化生产离心机。
1955 年以后：开始了超速、高速、低速大容量离心机以及分析用超速离心机的商品化生产。
1957 年：Meselson、
1959 年：Duve 等开发了等密度离心法。（6）（7）