Noções básicas de operação e manutenção da centrífuga

Para que as centrífugas são usadas, como elas funcionam, como escolher uma centrífuga, dicas importantes de segurança, como equilibrar uma centrífuga e noções básicas de manutenção

Parte 1: Para que serve uma centrífuga?

As centrífugas são usadas em vários laboratórios para separar fluidos, gases ou líquidos com base na densidade. Em laboratórios de pesquisa e clínicos, as centrífugas são frequentemente usadas para purificação de células, organelas, vírus, proteínas e ácidos nucleicos.

Um exemplo de uso de centrifugação em um ambiente clínico é para a separação de componentes do sangue total. Diferentes ensaios requerem soro ou plasma, que podem ser obtidos com centrifugação.

O soro é obtido deixando uma amostra de sangue total coagular à temperatura ambiente. A amostra é então centrifugada e o coágulo é removido, deixando um sobrenadante de soro.

Ao contrário do soro, o plasma é obtido a partir de sangue total que não é deixado para coagular e contém soro juntamente com fatores de coagulação. Para obter plasma, uma amostra de sangue total é coletada em tubos tratados com anticoagulantes. Após a centrifugação, as células são removidas e o sobrenadante do plasma permanece.

Parte 2: Como funciona a centrifugação ?  

Princípios de centrifugação 

Uma centrífuga é usada para separar partículas suspensas em um líquido de acordo com o tamanho e densidade das partículas, viscosidade do meio e velocidade do rotor.

Dentro de uma solução, a força gravitacional fará com que partículas de densidade mais alta que o solvente afundem e aquelas menos densas que o solvente flutuem para o topo. A centrifugação tira vantagem de pequenas diferenças de densidade para separar partículas dentro de uma solução.

À medida que o rotor gira em torno de um eixo central, ele gera uma força centrífuga que atua para afastar as partículas do eixo de rotação. Se a força centrífuga exceder as forças de empuxo do meio líquido e a força de atrito criada pela partícula, as partículas sedimentarão.

Tipos de rotores de centrifugação

Existem dois projetos de rotor muito comuns: ângulo fixo e caçamba oscilante. O rotor de ângulo fixo é projetado para manter os tubos em uma posição fixa em um ângulo fixo em relação ao eixo vertical de rotação (até cerca de 45°). A centrifugação fará com que as partículas sedimentem ao longo da lateral e do fundo do tubo. O design da caçamba oscilante permite que os tubos girem para fora de uma posição de repouso vertical para ficarem paralelos à horizontal durante a centrifugação. Como resultado, o sedimento se formará ao longo do fundo do tubo.

Os rotores de ângulo fixo são ideais para aplicações de granulação para remover partículas de uma suspensão e descartar os detritos ou para recuperar o pellet, enquanto os rotores de caçamba oscilantes são melhores para separar amostras de grande volume em baixas velocidades e resolver amostras em gradientes de taxa de zona (densidade) .

Parte 1: Para que serve uma centrífuga?

As centrífugas são usadas em vários laboratórios para separar fluidos, gases ou líquidos com base na densidade. Em laboratórios de pesquisa e clínicos, as centrífugas são frequentemente usadas para purificação de células, organelas, vírus, proteínas e ácidos nucleicos.

Um exemplo de uso de centrifugação em um ambiente clínico é para a separação de componentes do sangue total. Diferentes ensaios requerem soro ou plasma, que podem ser obtidos com centrifugação.

O soro é obtido deixando uma amostra de sangue total coagular à temperatura ambiente. A amostra é então centrifugada e o coágulo é removido, deixando um sobrenadante de soro.

Ao contrário do soro, o plasma é obtido a partir de sangue total que não é deixado para coagular e contém soro juntamente com fatores de coagulação. Para obter plasma, uma amostra de sangue total é coletada em tubos tratados com anticoagulantes. Após a centrifugação, as células são removidas e o sobrenadante do plasma permanece.

Parte 2: Como funciona a centrifugação ?  

Princípios de centrifugação 

Uma centrífuga é usada para separar partículas suspensas em um líquido de acordo com o tamanho e densidade das partículas, viscosidade do meio e velocidade do rotor.

Dentro de uma solução, a força gravitacional fará com que partículas de densidade mais alta que o solvente afundem e aquelas menos densas que o solvente flutuem para o topo. A centrifugação tira vantagem de pequenas diferenças de densidade para separar partículas dentro de uma solução.

À medida que o rotor gira em torno de um eixo central, ele gera uma força centrífuga que atua para afastar as partículas do eixo de rotação. Se a força centrífuga exceder as forças de empuxo do meio líquido e a força de atrito criada pela partícula, as partículas sedimentarão.

Tipos de rotores de centrifugação

Existem dois projetos de rotor muito comuns: ângulo fixo e caçamba oscilante. O rotor de ângulo fixo é projetado para manter os tubos em uma posição fixa em um ângulo fixo em relação ao eixo vertical de rotação (até cerca de 45°). A centrifugação fará com que as partículas sedimentem ao longo da lateral e do fundo do tubo. O design da caçamba oscilante permite que os tubos girem para fora de uma posição de repouso vertical para ficarem paralelos à horizontal durante a centrifugação. Como resultado, o sedimento se formará ao longo do fundo do tubo.

Os rotores de ângulo fixo são ideais para aplicações de granulação para remover partículas de uma suspensão e descartar os detritos ou para recuperar o pellet, enquanto os rotores de caçamba oscilantes são melhores para separar amostras de grande volume em baixas velocidades e resolver amostras em gradientes de taxa de zona (densidade) .

Parte 3: Como você escolhe uma centrífuga? 

Velocidade da centrífuga

As centrífugas podem ser classificadas com base nas velocidades máximas, medidas em rotações por minuto (RPM). As velocidades variam de 0 a 7.500 RPM para centrífugas de baixa velocidade, até 20.000 RPM ou mais.

A velocidade do rotor da centrífuga é frequentemente expressa como RCF em unidades de gravidade (x g ) para vários procedimentos. No entanto, muitas centrífugas exibem a velocidade em rotações por minuto (RPM), necessitando de conversão para garantir as condições experimentais corretas. A seguinte fórmula é usada para converter RPM em RCF, onde R é o raio do rotor (cm) e S é a velocidade (RPM):

g = (1,118 x 10 ^-5 ) RS ² 

Tamanho da centrífuga

As centrífugas estão disponíveis em vários modelos de bancada ou de chão.

Os modelos de piso oferecem maior capacidade de amostra e podem atingir altas velocidades. As centrífugas de supervelocidade podem atingir uma força g máxima (força centrífuga relativa, RCF) de mais de 70.000 x g , e as ultracentrífugas frequentemente usadas para fracionamento de DNA ou RNA podem atingir até 1.000.000 x g. Para aplicações de grande capacidade e baixa velocidade, estão disponíveis centrífugas de baixa velocidade atingindo aproximadamente 7000 x g .

Os modelos de bancada têm um tamanho menor e os modelos de uso geral são ideais para uma ampla gama de aplicações. Existem muitos modelos de bancada disponíveis, incluindo modelos de alta velocidade, microcentrífuga, clínica e lavadora de células. Os modelos clínicos de bancada e lavadores de células normalmente operam em velocidades mais baixas e são adequados para aplicações de diagnóstico e lavagem de detritos de glóbulos vermelhos.

Centrífugas para diversas aplicações

É essencial selecionar uma centrífuga adequada à aplicação específica. Ao comprar uma centrífuga, é importante considerar as seguintes questões: 

• Com quais volumes de amostra você está trabalhando? Para processos que envolvem volumes grandes ou variados, um modelo de piso com maior capacidade e diferentes configurações de rotor pode ser a melhor solução.
• As amostras são sensíveis à temperatura? Nesse caso, é necessária uma centrífuga com opções de refrigeração e controle de temperatura.
• A centrífuga será usada para processar amostras clínicas ou de bancos de sangue? Lavadores de células ou modelos clínicos estão disponíveis para essas aplicações específicas.
• Quanto espaço de laboratório está disponível em relação à área ocupada pela centrífuga?
• Qual é a força G máxima que a centrífuga é capaz de gerar? As centrífugas de baixa velocidade são ideais para separar células inteiras, enquanto as ultracentrífugas são necessárias para separar DNA e RNA.

Parte 4: Quais precauções de segurança devem ser tomadas ao trabalhar com uma centrífuga? 

Garanta uma superfície de trabalho robusta e nivelada

Certifique-se sempre de que a centrífuga esteja em uma superfície apropriada antes da operação.

Equilibre a centrífuga

O funcionamento de uma centrífuga desequilibrada pode causar danos significativos e ferir o operador e outros funcionários do laboratório. A massa total de cada tubo deve ser a mais próxima possível - isso se torna cada vez mais importante em velocidades de rotor muito altas. É aconselhável balancear as massas com precisão de 0,1 grama, e é importante balancear os tubos por massa, não por volume. Por exemplo, não balanceie uma amostra que consiste em líquido com densidade maior ou menor do que a água com um volume igual de água.

Não abra a tampa enquanto o rotor estiver em movimento

Muitas centrífugas têm um “desligamento de segurança”. No entanto, isso apenas interromperá a energia do rotor, que ainda girará devido à sua própria inércia por algum tempo até que seja desacelerado até parar por atrito.

Se a centrífuga estiver oscilando ou tremendo, puxe o plugue

Um pouco de vibração é normal, mas quantidades excessivas podem significar perigo. Primeiro, verifique se os tubos estão balanceados corretamente. Se isso não resolver o problema, não opere a centrífuga até que ela tenha sido reparada pelo fabricante ou revendedor.

Parte 5: Como você equilibra uma centrífuga?

Por que você precisa equilibrar uma centrífuga

Antes de iniciar a centrífuga, é necessário carregá-la corretamente. O balanceamento da centrífuga evita possíveis danos ao instrumento e é crucial para uma operação segura.

Como equilibrar uma centrífuga 

1. Certifique-se de que todos os tubos de amostra estejam preenchidos uniformemente. Se forem necessários tubos adicionais para o balanceamento, encha-os com água ou um líquido de densidade semelhante à da amostra e certifique-se de que a massa esteja balanceada com precisão de 0,1 gramas.
2. Para cada tubo inserido no rotor, adicione um tubo de igual peso diretamente oposto a ele. Isso garantirá que o centro de gravidade permaneça no centro do rotor.
3. Gire o rotor 90° e adicione dois tubos adicionais diretamente opostos um ao outro.
4. Repetir.

Como equilibrar 3 tubos, 5 tubos ou 7 tubos em uma centrífuga com 12 posições

Existem duas maneiras de equilibrar três tubos. A primeira opção é inserir três tubos de amostra próximos um do outro e criar três tubos de equilíbrio para serem posicionados diretamente em frente aos tubos de amostra.

Alternativamente, três tubos de amostra podem ser espaçados uniformemente ao redor do rotor.

Para equilibrar cinco tubos, crie um tubo de equilíbrio e coloque dois conjuntos de três tubos um em frente ao outro.

Para equilibrar sete tubos, crie um tubo de equilíbrio e coloque dois conjuntos de quatro tubos um em frente ao outro.

Parte 6: Como você mantém uma centrífuga?

Cuidados e manutenção da centrífuga

Alguns passos simples podem manter uma centrífuga funcionando corretamente e reduzir o risco de danos ou ferimentos. 

• Mantenha a centrífuga devidamente lubrificada. Os O-rings são a principal fonte de proteção contra vazamento de amostra e devem ser lubrificados antes da instalação de um novo rotor ou após a limpeza. Todos os componentes rosqueados também devem ser limpos regularmente e lubrificados com graxa aprovada para garantir a operação adequada e evitar rosqueamento cruzado e corrosão.
• Certifique-se de que todos os usuários estejam cientes de como operar adequadamente a centrífuga, incluindo garantir que as caçambas estejam devidamente encaixadas em seus pinos, balancear os tubos no rotor, operar os rotores dentro das diretrizes estabelecidas para velocidade e massa máxima do compartimento e evitar arranhar o rotor.
• Inspecione os componentes críticos e procure sinais de desgaste, incluindo arranhões ou efeitos de exposição química no rotor.
• Preste muita atenção ao ruído, vibração, agitação ou trituração e pare a unidade imediatamente se isso ocorrer.

Limpeza centrífuga

Limpe regularmente a centrífuga com soluções de limpeza neutras (álcool ou desinfetante à base de álcool) aplicadas com um pano macio nos rotores e acessórios. A limpeza diária deve incluir a parte interna da centrífuga, a câmara do rotor e as superfícies com componentes eletrônicos, como telas sensíveis ao toque e teclados.

É importante estar ciente dos diferentes tipos de amostras usadas com a centrífuga e quaisquer produtos ou protocolos específicos necessários para a limpeza de derramamentos.