Математическая модель разделения частиц

Центрифуга - прибор, который широко применяется в медицине для осаждения частиц, которые взвешены в моче или других жидких средах. Для отделения форменных элементов от плазмы крови.

Принцип действия основан на создании большой центробежной силы, под действием которой скорость разделения компонентов смеси, помещённой в центрифугу, увеличивается во много раз, по сравнению со скоростью осаждения частиц под действием силы тяжести [9]. Частицы, различные по массе распределяются по слоям. При увеличении скорости вращения траектория движения частиц в пробирке происходит по спирали.

Центрифугирование - разделение грубо дисперсных систем, которые состоят из твёрдых и жидких компонентов с разными плотностями под действием центробежных сил. Этот метод применяется в биологии, медицине и технике и очень часто заменяет процессы фильтрования, отстаивания и отжимания.

Ультрацентрифугирование - один из главных современных методов выделения и исследования белков, нуклеиновых кислот, вирусов и других биополимеров. В данном случае большая скорость вращения и оптимальный выбор размеров ротора центрифуги позволяет добиться оседания даже небольших молекул.

Данный метод даёт возможность получить изолированные клеточные структуры, такие как ядро, лизосома, рибосома и другие. Особенности этого метода в сочетании с электронно-микроскопическим изучением позволяют привязать те или иные биохимические процессы, которые совершаются в клетке, к определённым структурам и органоидам. В обычных центрифугах скорость вращения ротора от 1000 об/мин до 8000 об/мин.В ультрацентрифугах скорость вращения от 20000 об/мин до 80000 об/мин. Центробежная сила может превышать в 400000 раз силу тяжести Земли.

Классификация центрифугирования.

Препаративное центрифугирование заключается в выделении биологического материала для последующих биохимических исследований. При этом можно брать большие количества исходного биологического материала для последующих биохимических исследований.(по литературе [9]).

Аналитическое центрифугирование применяется для изучения чистых препаратов макромолекул или частиц, например рибосом. В данном случае небольшое количество материала, а седиментация исследуемых частиц непрерывно регистрируется с помощью специальных оптических систем. Данный метод позволяет получить данные о чистоте, молекулярном весе и структуре материала.

Дифференциальное центрифугирование основано на различиях в скоростях седиментации частиц, различающихся друг от друга размерами и плотностью. Разделяемый материал например, гомогенат ткани, центрифугируют при ступенчатом увеличении центробежного ускорения, которое выбирается так, чтобы на каждом этапе на дно пробирки осаждалась определенная фракция. В конце каждой стадии осадок отделяют от надосадочной жидкости и несколько раз промывают, чтобы в конечном итоге получить чистую осадочную фракцию.

Зонально-скоростное центрифугирование. Метод заключается в наслаивании исследуемого образца на поверхность раствора с непрерывным градиентом плотности. Затем образец центрифугируют до тех пор, пока частицы не распределятся вдоль градиента в виде дискретных зон или полос. Благодаря созданию градиента плотности удается избежать смешивания зон, возникающего в результате конвекции. Данный метод применяется для разделения гибридов РНК-ДНК, субъединиц рибосом и других клеточных компонентов.