Introducción a la centrifugadora

La centrífuga es un instrumento utilizado en casi todos los laboratorios de investigación biomédica del mundo.

La centrifugación es un proceso mediante el cual se utiliza una centrífuga para separar los componentes de una mezcla compleja.

Al hacer girar las muestras de laboratorio a velocidades muy altas, los componentes de una mezcla determinada se someten a una fuerza centrífuga, lo que provoca que las partículas más densas migren lejos del eje de rotación y las más ligeras se desplacen hacia él. Estas partículas pueden sedimentar en el fondo del tubo formando lo que se conoce como un precipitado, y este espécimen aislado, o la solución restante, el sobrenadante, puede procesarse o analizarse posteriormente.

El componente principal de una centrífuga es el rotor, que es la parte móvil que gira a altas velocidades.

Los rotores pueden estar fijos en posición, o una centrífuga puede utilizar múltiples rotores fijados encima de una pieza llamada eje.

Por lo general, el rotor de la centrífuga tendrá una tapa que se atornilla firmemente para evitar que las muestras salgan despedidas.

Muchas centrífugas cuentan con una unidad de refrigeración que permite controlar la temperatura interna durante la centrifugación.

También poseen perillas o botones para introducir los parámetros de cada corrida, que pueden incluir la duración de la centrifugación, la temperatura y la magnitud del giro en términos de velocidad o fuerza relativa.

La velocidad de giro se mide en RPM, o revoluciones por minuto. Las RPM son un valor engañoso, ya que no es la velocidad de la centrífuga la que provoca la separación de las partículas de una mezcla, sino la fuerza que actúa sobre estas partículas.

La fuerza que actúa sobre una partícula está relacionada con el radio del rotor de la centrífuga, y dado que diferentes centrífugas tienen rotores de distintos tamaños, pueden aplicarse diferentes fuerzas a la misma velocidad, o RPM.

La intensidad de la centrifugación también puede cuantificarse como fuerza centrífuga relativa, o RCF. El RCF generalmente se presenta como un múltiplo de la aceleración gravitatoria terrestre.

El RCF se expresa como el producto del radio del rotor y el cuadrado de la velocidad angular, dividido por la aceleración gravitatoria terrestre.

El RCF puede relacionarse con las RPM mediante la siguiente ecuación, donde r representa el radio de la centrífuga medido en centímetros.

El uso de esta ecuación puede marcar la diferencia entre un experimento fallido o exitoso, pero no es necesario realizar este cálculo en cada nuevo procedimiento. Las centrífugas suelen incluir nomogramas que facilitan considerablemente la conversión de RCF a RPM. Utilice una regla para unir el radio de la centrífuga con un valor determinado de RPM y así obtener el RCF.

Para comenzar a centrifugar sus muestras, considere la temperatura. Si está utilizando una centrífuga refrigerada, querrá que la temperatura interna del equipo alcance el valor deseado antes de iniciar la centrifugación, o puede encontrar otras formas de enfriar el rotor.

Inmediatamente antes de la centrifugación, asegúrese de que todas las tapas de sus tubos estén bien ajustadas y seguras.

Cuando cargue sus tubos, asegúrese de que cada muestra esté contrapesada con otra muestra directamente opuesta.

Si solo tiene un tubo, prepare otro tubo que pueda actuar como contrapeso.

Si tiene tres tubos, puede colocarlos en forma de triángulo de modo que estén equidistantes entre sí.

Equilibrar los pesos en una centrífuga es fundamental. Los rotores de centrífuga alcanzan altas velocidades y poseen mucha energía cinética. Si no están equilibrados correctamente, toda la unidad de la centrífuga puede desplazarse de su posición y causar daños graves.

Una vez que confirme que el rotor y la tapa están seguros, inicie la centrífuga y permanezca cerca hasta que alcance la velocidad deseada. Si detecta un problema, llame a un miembro experimentado del laboratorio para que venga a ayudarle.

Cuando la centrifugación haya finalizado, debería poder ver su espécimen biológico en el fondo del tubo, formando un precipitado, que se ha separado del resto de la solución, o sobrenadante.

El sobrenadante puede eliminarse vertiéndolo —un término elegante para "derramarlo"— o puede aspirarse —un término técnico para usar succión y retirarlo—.

El espécimen purificado luego puede volver a suspenderse en una solución mediante un proceso denominado resuspensión. Las repeticiones de centrifugación, o centrifugado de células, seguidas de la aspiración de las células y su resuspensión en tampón, se conocen comúnmente como lavado de células.

Ahora que ha visto algunos conceptos básicos de la centrifugación, es momento de examinar algunos de los tipos de centrífugas disponibles y los procedimientos que puede realizar con ellas.

Las centrífugas con rotor de ángulo fijo son probablemente el tipo más común de este instrumento que encontrará en el laboratorio. Muchas centrífugas de sobremesa entran en esta categoría.

Estas centrífugas, en las que los tubos se colocan en una posición fija e inclinada, se utilizan en protocolos de centrifugación diferencial. En estos protocolos, una serie de centrifugaciones a diferentes velocidades puede emplearse para purificar especímenes biológicos como células animales. Típicamente, estos protocolos incluyen varios pasos de lavado celular.

En contraste con los rotores de ángulo fijo, los rotores de balanceo tienen porta-tubos flexibles que permiten que las muestras giren hacia afuera. Estos rotores son beneficiosos en aplicaciones como la centrifugación en gradiente de densidad, donde las muestras biológicas migran a capas distintas del medio de gradiente. Este tipo de centrifugación es útil para aislar rápidamente un tipo celular de otro, o para aislar orgánulos individuales.

Por último, la ultracentrífuga es la versión más potente de todas las centrífugas que encontrará en el laboratorio. Puede girar a más de 70.000 rpm, lo que la hace especialmente adecuada para el aislamiento de partículas pequeñas, como el ADN o los virus.

Debido a las altas velocidades de esta centrífuga, se debe tener especial cuidado para asegurar que las cargas estén correctamente balanceadas y que tanto el rotor como la tapa estén bien sujetos.

Acaba de ver la introducción de JoVE a la centrifugación. En este video revisamos: qué es una centrífuga y cómo funciona, cómo operar y utilizar una centrífuga, algunas precauciones de seguridad y diferentes aplicaciones de su centrifugación. Gracias por verlo y recuerde equilibrar sus tubos.