Cách chọn máy ly tâm phù hợp với phòng thí nghiệm của bạn

Máy ly tâm là gì?

Máy ly tâm là thiết bị thực hiện quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân tách hỗn hợp chất có khối lượng riêng khác nhau tồn tại ở dạng hai pha rắn – lỏng hoặc lỏng – lỏng thành các cấu tử riêng biệt. Sự khác biệt khối lượng riêng càng lớn thì quá trình phân riêng càng dễ dàng.

Trong phòng nghiên cứu và phòng thí nghiệm lâm sàng, máy ly tâm thường được sử dụng để tinh sạch tế bào, bào quan, virus, protein và acid nucleic.

Một ví dụ về việc sử dụng máy ly tâm trong môi trường lâm sàng là để phân tách các thành phần tromg mẫu máu toàn phần. Các xét nghiệm khác nhau yêu cầu cần có mẫu huyết thanh hoặc huyết tương, có thể thu được bằng cách ly tâm.

Máy ly tâm hoạt động như thế nào? 

Cấu tạo máy ly tâm

4 thành phần cơ bản như sau:

+ Phần quay bao gồm một động cơ có vận tốc cao, rotor và adapter. 

+ Phần điều khiển: Bao gồm mạch điều khiển giúp người sử dụng cài đặt được tốc độ và thời gian. 

+ Hệ thống cảm biến: Bao gồm cảm biến đóng cửa, cảm biến bất đối xứng, cảm biến quá tải, quá tải dòng và cảm biến rotor. 

+ Thùng máy: Là bộ phận đảm bảo quá trình ly tâm được an toàn.

Nguyên lí hoạt động của máy ly tâm

Khi rotor quay quanh một trục trung tâm, nó tạo ra một lực ly tâm tác dụng lên hỗn hợp chất. Thành phần có khối lượng riêng lớn nhất sẽ ở xa tâm nhất, còn phần có khối lượng riêng nhỏ sẽ tập trung ở tâm của roto. Kết thúc quá trình ly tâm từ một hỗn hợp ban đầu, từng thành phần riêng biệt sẽ được tách ra.

Các loại rotor của máy ly tâm 

Có hai thiết kế rotor phổ biến: Rotor góc (fixed angle) và Rotor văng (swinging bucket):

+ Rotor góc: Các adapter được gắn cố định theo hình nón với góc nguyên cố định. Với ưu điểm thiết kế đơn giản, giá thành thấp, có khả năng ly tâm ở tốc độ cao. Tuy nhiên do góc nghiêng cố định nên mẫu sau khi ly tâm sẽ có phân lớp dạng đường chéo, khó tách chiết hoàn toàn 2 lớp. 

+ Rotor văng ngang: Với rotor văng các adapter có khả năng xoanh quanh trục, khi rotor bắt đầu quay adapter sẽ ở trạng thái song song với mặt phằng. Mẫu thu được sau khi ly tâm sẽ có phân lớp rõ ràng theo đường thẳng, giúp người sử dụng dễ dàng tách các lớp. 

Phân loại máy ly tâm

Có 4 loại máy ly tâm thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm: 

1. Microcentrifuge (Máy ly tâm mini)

– Máy ly tâm mini có thiết kế nhỏ gọn và chiếm ít không gian trong khu vực làm việc. 

– Thường được sử dụng để ly tâm các ống nhỏ dung tích nhỏ từ 250 μl đến 2.0 ml với phạm vi tốc độ quay từ 500 vòng / phút đến 13300 vòng / phút. 

2. Refrigerated Centrifuges (Máy ly tâm lạnh)

– Máy ly tâm lạnh được sử dụng cho những mẫu cần được bảo quản ở nhiệt độ phù hợp để đảm bảo cho chất lượng mẫu ổn định trong suốt quả trình. 

– Máy thường có nhiệt độ dao động từ -20 đến -40 oC và có lực ly tâm đến 6500 x g. 

– Thường được sử dụng cho các ứng dụng liên quan đến DNA, RNA, kháng thể, tế bào nấm men, lục lạp, v.v. 

3. High-Speed Refrigerated Centrifuges (Máy ly tâm lạnh tốc độ cao)

– Là máy ly tâm lạnh nhưng có lực ly tâm lớn hơn có thể lên tới 90000 x g.

– Thường được sử dụng để thu thập các mẫu vụn tế bào, bào quan tế bào hoặc kết tủa một số hóa chất. 

4. Ultracentrifuges (Máy siêu ly tâm)

Là những máy ly tâm có lực ly tâm lên tới 1000000 x g. Với máy siêu ly tâm, người dùng có thể sử dụng sự khác biết nhỏ giữa các phân tư như protein và acid nucleic để phân tách. Có hai loại máy siêu ly tâm:

– Preparative Ultracentrifuges (Máy siêu ly tâm chuẩn bị)

–  Analytical Ultracentrifuges (Máy siêu ly tâm phân tích)

Làm thế nào để lựa chọn máy ly tâm phù hợp?

Dựa vào tốc độ ly tâm 

Máy ly tâm có thể được phân loại dựa trên tốc độ tối đa, được đo bằng số vòng quay trên phút (RPM). Tốc độ quay dao động từ 0-7.500 vòng/phút đối với máy ly tâm tốc độ thấp, cho đến 20.000 vòng/phút hoặc cao hơn đối với dòng máy tốc độ cao.

Ngoài ra, lực ly tâm tương đối của máy ly tâm cũng là một đơn vị giúp so sánh khả năng ly tâm giữa các máy, thường được biểu thị bằng RCF theo đơn vị trọng lực (x g). Tuy nhiên, nhiều máy ly tâm hiển thị tốc độ dưới dạng số vòng quay trên phút (RPM), cần phải chuyển đổi để đảm bảo điều kiện thí nghiệm chính xác. Công thức sau đây được sử dụng để chuyển đổi RPM sang RCF, trong đó R là bán kính rôto (cm) và S là tốc độ (RPM): 

g = (1.118 x 10-5) R S2

 

Kích thước máy ly tâm

Máy ly tâm có nhiều kích thước khác nhau: loại có kích thước lớn thì đặt trên mặt sàn (Floor-standing), loại có kích thước nhỏ có thể đặt trên mặt bàn (Table-top) 

– Các mẫu đặt trên sàn sẽ đáp ứng được dung lượng mẫu lớn hơn và có thể đạt được tốc độ cao. 

– Các mẫu để bàn có kích thước nhỏ gọn giúp tiện lợi khi thao tác mà vẫn đáp ứng được đa số nhu cầu trong phòng thí nghiệm. 

Mục đích sử dụng 

Điều quan trọng nhất khi lựa chọn một máy ly tâm là phải phù hợp với ứng dụng cụ thể. Khi mua máy ly tâm, điều quan trọng là phải xem xét các câu hỏi sau: 

• Bạn đang làm việc với khối lượng mẫu nào? Đối với các quy trình liên quan đến khối lượng lớn hoặc hay thay đổi loại ống ly tâm, máy ly tâm đặt trên sàn có công suất cao hơn và có nhiều cấu hình rotor khác nhau có thể là giải pháp tốt nhất.
• Mẫu có nhạy cảm với nhiệt độ không? Nếu vậy, cần có một máy ly tâm với các tùy chọn kiểm soát nhiệt độ và làm lạnh.
• Máy ly tâm sẽ được sử dụng để xử lý các mẫu bệnh phẩm hoặc mẫu máu?  cell washers (Máy rửa tế bào) hoặc clinical centrifuges (máy ly tâm cho lâm sàng) có sẵn cho các ứng dụng cụ thể này.
• Có bao nhiêu không gian phòng thí nghiệm so với diện tích để đặt máy ly tâm?
• Lực x g tối đa mà máy ly tâm có thể tạo ra là bao nhiêu? Máy ly tâm tốc độ thấp là lý tưởng để tách toàn bộ tế bào, trong khi máy ly tâm siêu tốc là cần thiết để tách DNA và RNA.

Một số dòng máy nổi bật trên thị trường hiện nay

Tên thiết bị	PlateFuge™ microplate microcentrifuge  (Máy ly tâm đĩa 96 giếng)	High Speed Micro Centrifuge  (Máy ly tâm tốc độ cao)	Compact Centrifuge  Z 206 A  (Máy ly tâm ống Falcon)	Microlitre Centrifuge  Z 216 M/ MK  (Máy ly tâm tốc độ cao)
Model	C2000-E	D3024	Z206A	Z216M/ Z216MK
Hãng	Benchmark Scientific – Mỹ	DLAB – Mỹ	HERMLE – Đức	HERMLE – Đức
Tốc độ -lực ly tâm tối đa	2550 rpm – 600 xg	15000 rpm – 21380 xg	6000 rpm – 4427 xg	15000 rpm – 21631 xg
Khả năng ly tâm	2 x 2 Đĩa PCR  2 x Đĩa 96 giếng  24 x 8-PCR strips	12 x ống 5mL  18 x ống 5mL  24 x ống 1.5/2mL   36 x ống 0.2/0.5mL   4 x 8-PCR strips	6 x ống 50 ml  12 x ống 15 ml  18 x ống 1,5/2,0 ml  6 x ống 5 ml	24 x ống 1.5/2mL   30 x ống 1.5/2mL   44 x ống 1.5/2mL   24 x cột tách chiết 2mL   12 x ống 5 ml  4 x 8-PCR strips
Khả năng làm lạnh	Không	Không	Không	Z216M – Không  Z216MK – Có

 

ABT Việt Nam tự hào là nhà cung cấp của các hãng lớn như Dlab, Hermle… với đa dạng các dòng máy ly tâm có thể đáp ứng được tất cả các nhu cầu sử dụng trong phòng thí nghiệm.