Een laboratoriumcentrifuge is een apparaat dat een rotor met hoge snelheid laat draaien om componenten in een vloeibaar monster van elkaar te scheiden op basis van hun dichtheid, massa en grootte. Het werkingsprincipe is gebaseerd op zwaartekrachtsedimentatie: door de rotatiesnelheid sterk te verhogen worden deeltjes blootgesteld aan een veelvoud van de normale zwaartekracht. Zwaardere of grotere deeltjes bewegen sneller naar de buitenzijde (de bodem van de buis), terwijl lichtere fracties bovenin achterblijven.
Het monster wordt in buizen geplaatst die in een rotor zijn bevestigd. Zodra de motor de rotor op de ingestelde snelheid heeft gebracht, drukt de centrifugaalkracht dichtere deeltjes naar de buisbodem. Na afloop van de ingestelde tijd vertraagt de rotor gecontroleerd en kunnen de buizen worden uitgenomen voor verdere verwerking. Zonder centrifuge zouden veel scheidingen uren tot dagen duren onder normale zwaartekracht; een centrifuge reduceert dit tot minuten.
De meest gebruikte indeling onderscheidt centrifuges op basis van rotortype: de hoekcentrifuge (fixed-angle) en de zwaaiarmscentrifuge (swing-out of swinging-bucket). Daarnaast bestaat er een derde, minder gangbaar type: de verticale rotor. Elk type heeft zijn eigen eigenschappen en toepassingsgebied.
Bij een hoekrotor zijn de buishouders onder een vaste hoek van 14° tot 45° ten opzichte van de verticale as gemonteerd. Deeltjes sedimenteren langs een korte weg naar de buiswand en glijden vervolgens naar de buisbodem. Hoekrotoren zijn compact, bereiken hogere maximale snelheden en zijn geschikt voor het snel pelleteren van deeltjes. Ze worden veel gebruikt in moleculair-biologische toepassingen zoals nucleïnezuurextractie, bacteriënsedimentatie en eiwitprecipitatie.
Bij een zwaaiarmsrotor staan de buishouders (emmers) in rust verticaal en zwaaien zij tijdens het draaien uit tot een horizontale positie van 90°. Deeltjes bewegen daardoor recht langs de lengte van de buis naar de bodem, wat resulteert in een scherp gescheiden pellet en een vlak supernatant-pellet-grensvlak. Dit type is bij uitstek geschikt voor bloedbuiscentrifugering (serum/plasma-scheiding), dichtheidsgradiëntcentrifugatie en celscheiding, waarbij een strak pellet en minimale verstoring van het supernatant belangrijk zijn.
In een verticale rotor staan de buizen rechtop. De centrifugaalkracht drukt deeltjes naar de buiswand in plaats van naar de bodem. Verticale rotoren worden hoofdzakelijk ingezet voor isopycnische en dichtheidsgradiëntcentrifugatie omdat ze de kortste sedimentatiepath hebben en daarmee de snelste scheidingstijden, maar zijn minder geschikt voor routine-pelletering.
Naast de rotorindeling worden centrifuges ook ingedeeld op snelheid en toepassing.
Werkt tot circa 4.000–5.000 RPM (tot ongeveer 3.000–7.000 ×g). Geschikt voor routinetoepassingen zoals het scheiden van bloedfracties (serum, plasma, rode bloedcellen), urinesediment en gistcellen. Doorgaans niet gekoeld en eenvoudig van bediening. Dit is de meest gebruikte laboratoriumapparatuur in klinische en medische laboratoria.
Een brede categorie tafelmodelcentrifuges voor algemeen labgebruik. Afhankelijk van het model zijn snelheden mogelijk van enkele honderden tot meer dan 21.000 ×g. Ze accepteren doorgaans meerdere verwisselbare rotortypen voor volumes van 0,2 ml (PCR-buisjes) tot enkele honderden milliliters. Gekoelde modellen zijn beschikbaar voor temperatuurgevoelige monsters.
Compact tafelmodel voor kleine buisvolumes (0,5–2,0 ml Eppendorf-buisjes). Draait doorgaans tot 14.000–16.000 RPM (circa 16.000–21.000 ×g) bij kamertemperatuur. Onmisbaar in moleculaire biologie voor DNA/RNA-precipitatie, eiwitpelletering en snelle spindownstappen.
Bereikt 15.000–30.000 RPM met RCF-waarden van 15.000 tot 110.000 ×g. Vrijwel altijd gekoeld en voorzien van programmeerbare versnellings- en vertragingsprofielen. Geschikt voor subcellulaire fractionering, mitochondriënisolatie, DNA/RNA-zuivering en bacteriënsedimentatie. De rotor is doorgaans van titanium of koolstofvezel voor gewicht- en sterkteoptimalisatie.
Draait onder vacuüm bij 60.000–150.000 RPM met RCF-waarden tot 1.000.000 ×g. Onmisbaar voor het isoleren van ribosomen, virussen, lipoproteïnen en membraanfracties, en voor analytische sedimentatiecoëfficiëntbepalingen. Vanwege de extreme snelheden is een nauwkeurige rotorbalancering en regelmatige inspectie op rotor-corrosie essentieel.
Speciaal ontworpen voor diagnostisch laboratoriumgebruik: bloedbuiscentrifugering voor serum- en plasmascheiding, hematocrietbepaling en urineonderzoek. Werkt doorgaans bij 1.000–4.000 RPM met een zwaaiarmsrotor. De lagere snelheid minimaliseert hemolyse terwijl voldoende scheiding van bloedcomponenten wordt bereikt.
Elke centrifuge met een actief koelsysteem dat de rotor- en kamertemperatuur regelt, typisch tussen −20°C en +40°C. Essentieel voor temperatuurgevoelige biologische monsters zoals levende cellen, enzymen, RNA en antilichamen, waarbij warmteontwikkeling door de rotorwrijving de steekwaarde kan beïnvloeden.
RPM (toeren per minuut) geeft alleen de rotatiesnelheid aan, niet de daadwerkelijke kracht die op het monster wordt uitgeoefend. Twee rotoren met verschillende diameters die op dezelfde RPM draaien, oefenen een volledig verschillende centrifugaalkracht uit op het monster. Een grote rotor met een groter straal genereert bij dezelfde RPM een veel hogere g-kracht dan een kleine rotor.
RCF (Relative Centrifugal Force, uitgedrukt in ×g) beschrijft de werkelijke kracht die op het monster inwerkt, ongeacht het type rotor of centrifuge. De formule is: RCF = 1,118 × 10−5 × r × RPM2, waarbij r de straal in millimeter is van de rotoras tot het monster. Alle centrifuge berekeningen kunt uitvoeren met onze tool op onze website. Door protocollen in RCF op te geven in plaats van RPM zijn resultaten reproduceerbaar op iedere centrifuge met iedere rotorgrootte. Dit is de reden waarom wetenschappelijke protocollen en klinische richtlijnen vrijwel altijd ×g-waarden specificeren.
Een onevenwichtige rotor veroorzaakt trillingen, beschadigt de motor en lagers, en kan bij hoge snelheden zelfs gevaarlijk zijn. De basisregel is: buizen moeten symmetrisch tegenover elkaar in de rotor worden geplaatst met een zo gelijk mogelijk gewicht. Gebruik daarvoor de volgende werkwijze.
Vul tegenover elke buis een buis van gelijk volume en gewicht. Bij een oneven aantal monsters vult u een extra buis met een gelijke hoeveelheid water als contragewicht. Bij rotoren met zes of meer posities is het doorgaans ook mogelijk om met drie of vier buizen te werken, mits deze op gelijke afstand van elkaar zijn geplaatst (dus tegenover én naast de belaste posities symmetrisch verdeeld). Raadpleeg voor specifieke patronen met 4 of 7 buizen altijd de balanceringstabel in de handleiding van de betreffende rotor, omdat de symmetrievereisten per rotor verschillen. Bij een rotor van 24 posities kunt u 7 buizen balanceren door gebruik te maken van de symmetrische verdelingsschema's die fabrikanten meegeven, waarbij de resterende posities worden bezet door contragewichten of lege buisjes van gelijk gewicht.
In klinische en medische laboratoria is de benchtop-centrifuge met zwaaiarmsrotor voor bloedbuizen verreweg het meest voorkomend: eenvoudig in gebruik, geschikt voor standaard serumbuizen en EDTA-buizen, en weinig onderhoudsgevoelig. In onderzoekslaboratoria neemt de microcentrifuge die positie in voor kleine volumes en snelle spindownstappen in moleculaire biologie.
Een klinische centrifuge is speciaal ontworpen voor diagnostisch gebruik met bloedbuizen en andere lichaamsvloeistoffen. Ze werken bij lage tot middelmatige snelheden (1.000–4.000 RPM), zijn voorzien van een zwaaiarmsrotor voor standaard bloedbuismaten en zijn zo ontworpen dat hemolyse wordt geminimaliseerd. Ze worden gebruikt voor het scheiden van serum en plasma, het analyseren van urinesediment en het bepalen van de hematocrietwaarde.
Een hogesnelheidscentrifuge werkt bij 15.000–30.000 RPM en genereert krachten tot circa 110.000 ×g. Een ultracentrifuge draait bij 60.000–150.000 RPM en bereikt krachten tot 1.000.000 ×g. Ultracentrifuges draaien bovendien onder vacuüm om luchtweerstand en warmteontwikkeling te elimineren. Ze zijn noodzakelijk voor het isoleren van subcellulaire structuren als ribosomen, virussen en membraanvesikels die bij lagere g-krachten niet sedimenteren.
Bloedbuizen voor de bepaling van sedimentatiesnelheid (BSE/ESR) mogen niet worden gecentrifugeerd, omdat de sedimentatie juist onder normale zwaartekracht en zonder centrifugale verstoring gemeten moet worden. Monsters voor aggregatietests (zoals trombocytenaggregatie) vereisen zeer zachte behandeling en mogen doorgaans niet worden gecentrifugeerd op hoge snelheid om activatie te voorkomen. Raadpleeg altijd het protocol van de betreffende analyse voor de specifieke centrifugeervereisten of -beperkingen.
Nee. Centrifugebuizen zijn gespecificeerd voor een maximale RCF-waarde en een maximaal volume. Gebruik van een buisje boven zijn maximale g-kracht kan leiden tot barsten of imploderen van het buisje, wat gevaarlijk is en het monster vernietigt. Plastic buisjes (PP, PE) verschillen bovendien in chemische bestendigheid en temperatuurweerstand van glazen buisjes. Gebruik altijd buisjes die zijn goedgekeurd voor het type rotor en de beoogde centrifugeeromstandigheden.
De standaardprocedure voor serumscheiding is 10 minuten bij 1.500–2.000 ×g bij kamertemperatuur, na een stoltijd van minimaal 30 minuten (ongestolde buizen geven onvoldoende serum). Voor plasmabuizen (met anticoagulans) is 10–15 minuten bij 1.200–1.500 ×g gebruikelijk. Gekoelde centrifugering (4°C) is vereist voor bepaalde instabiele analytes. Volg altijd het protocol van de fabrikant van de buizen en de vereisten van de analyse.
In een medisch laboratorium wordt de centrifuge primair ingezet voor de scheiding van bloed in zijn componenten: serum of plasma voor klinisch-chemische bepalingen, buffy coat voor leukocytenisolatie en rode bloedcellen voor hematocrietmeting en bloedgroepbepaling. Daarnaast wordt gecentrifugeerd bij urineonderzoek (sediment), microbiologische kweekpreparaten en het bereiden van trombocytenenconcentraten zoals PRP (platelet-rich plasma).
Serumbuizen (rode dop, gele dop) worden na stolling gecentrifugeerd om het serum van het stolsel te scheiden. EDTA-buizen (paarse dop) en citraatbuizen (blauwe dop) worden gecentrifugeerd voor plasma. Heparine-buizen (groene dop) leveren eveneens plasma na centrifugering. Buizen voor de bezinkingssnelheid en bloeduitstrijkjes worden niet gecentrifugeerd.
De naam is afgeleid van het Latijnse centrum (middelpunt) en fugere (vluchten, wegvlieden). Een centrifuge laat inhoud letterlijk “van het middelpunt wegvluchten” door middelpuntvliedende kracht. De tegenhanger, centripetaalkracht, trekt juist naar het middelpunt toe; in een centrifuge is dat de kracht die de buiswand op het monster uitoefent om het in zijn baan te houden.
RPM en RCF zijn geen concurrerende snelheidsmaten maar beschrijven twee verschillende grootheden. RPM geeft het aantal omwentelingen per minuut aan; RCF geeft de daadwerkelijke centrifugaalkracht in veelvouden van de zwaartekracht (×g). Een hogere RPM leidt tot een hogere RCF, maar de verhouding hangt af van de rotorstraal. De vraag welke “sneller” is heeft geen betekenis; voor reproduceerbare scheiding is RCF de juiste parameter om te specificeren en te vergelijken.
Zie ook: Laboratorium rotatoren en schudders — wanneer kies je voor een rotator in plaats van een centrifuge?
Bent u op zoek naar een centrifuge voor uw laboratorium? Bekijk ons volledige assortiment laboratorium centrifuges, van mini centrifuges tot gekoelde tafelbladcentrifuges.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
