O que faz uma Centrífuga de Laboratório? Como utilizar?

Como comprar uma Centrífuga para Laboratório ? Por que devo me atentar aos modelos oferecidos?

Ao montar ou renovar um laboratório, uma das decisões mais críticas envolve a escolha dos equipamentos certos. E, sem dúvida, a centrífuga para laboratório é um desses dispositivos essenciais que desempenham um papel fundamental em diversas aplicações. Mas como escolher a mais adequada? E por que é tão importante prestar atenção aos diferentes modelos disponíveis?

Qual a função da Centrífuga de Laboratório?

Centrífugas de laboratório são peças comuns de equipamentos de laboratório, usadas para separar partículas de uma solução.

Princípios da  Centrífuga para Laboratório ?

Os princípios de funcionamento de uma centrífuga para laboratório baseiam-se na aplicação de força centrífuga para separar componentes de uma mistura, que podem ser sólidos em suspensão ou líquidos de diferentes densidades. A seguir, estão os principais princípios envolvidos no uso da centrífuga:

1. Força centrífuga

O princípio fundamental da centrífuga é a criação de uma força centrífuga, gerada pela rotação rápida do rotor em torno de um eixo central. Essa força faz com que as partículas presentes na amostra sejam empurradas para longe do centro de rotação. Partículas mais densas tendem a se mover para o fundo do tubo, enquanto as menos densas permanecem próximas ao topo.

A fórmula que descreve a força centrífuga é: F=m⋅r⋅ω2F = m \cdot r \cdot \omega^2F=m⋅r⋅ω2 Onde:

• $F$ é a força centrífuga,
• $m$ é a massa da partícula,
• $r$ é o raio (distância da partícula ao eixo de rotação),
• $\omega$ é a velocidade angular (rotações por segundo).

2. Sedimentação

O princípio da sedimentação é um processo no qual partículas de diferentes tamanhos e densidades se movem a diferentes velocidades ao longo do campo centrífugo. A sedimentação ocorre de forma mais rápida quando a densidade da partícula é muito maior que a do meio em que está suspensa. No caso de líquidos, substâncias de maior densidade se deslocam para a periferia do rotor.

3. Densidade

A separação é determinada pela diferença de densidade entre as partículas ou fases. Componentes mais pesados ou densos migram para o fundo do tubo, enquanto os componentes mais leves ficam mais próximos ao topo. Este princípio é amplamente utilizado na separação de componentes sanguíneos e no fracionamento celular.

4. Fator de separação (Fator g)

A eficiência da centrífuga é medida pelo fator g, que é uma unidade que descreve a aceleração resultante da rotação, expressa em termos da aceleração gravitacional da Terra. Quanto maior o fator g, maior será a força aplicada para a separação dos componentes. A fórmula para calcular o fator g é:

g=1,118⋅r⋅(RPM/1000)2g = 1,118 \cdot r \cdot (RPM/1000)^2g=1,118⋅r⋅(RPM/1000)2

Onde:

• $g$ é a aceleração centrífuga,
• $r$ é o raio em centímetros,
• $RPM$ é a rotação por minuto.

5. Velocidade de rotação (RPM)

A velocidade de rotação, expressa em rotações por minuto (RPM), determina o quão rápido a centrífuga opera. Diferentes tipos de amostras requerem velocidades específicas para alcançar a separação ideal. Por exemplo, a separação de células ou organelas em biologia molecular requer alta velocidade, enquanto processos que envolvem separação de partículas mais grandes podem usar velocidades mais baixas.

6. Gradiente de densidade

Em algumas aplicações, um gradiente de densidade é estabelecido dentro do tubo de centrifugação, onde substâncias de diferentes densidades se separam em diferentes camadas. Um exemplo disso é a centrifugação com gradiente de sacarose, muito usada em biologia molecular.

Tipos de centrifugação

Os princípios variam dependendo do tipo de centrífuga e da técnica utilizada, sendo os principais tipos:

• Centrifugação diferencial: Separação com base em diferentes velocidades de sedimentação de partículas de tamanhos ou densidades diferentes.
• Centrifugação em gradiente de densidade: Usa gradientes de densidade contínuos ou em camadas para separar partículas com precisão, como na separação de organelas ou de ácidos nucleicos.

Esses princípios permitem que a centrífuga de laboratório seja uma ferramenta versátil para separar e purificar diferentes componentes em uma variedade de contextos laboratoriais.

Comprando sua centrífuga para Laboratório

Identifique as Necessidades do Seu Laboratório

Antes de tudo, compreenda o tipo de amostra que você irá processar e os protocolos que seguirá. Dependendo das aplicações, pode ser necessário optar por uma centrífuga de microtubos, de bancada ou de piso.

Capacidade e Velocidade

Considere a capacidade de amostras que a centrífuga para laboratório pode comportar e a velocidade máxima de rotação. Se o seu laboratório processa grandes volumes de amostras diariamente, opte por modelos com maior capacidade. Já a velocidade é crucial para separar amostras com eficácia.

Variedade de Rotores

Alguns modelos permitem trocar o rotor, o que é útil para laboratórios que trabalham com uma variedade de amostras. Avalie a facilidade de troca e a disponibilidade de diferentes rotores para a centrífuga para laboratório que você está considerando.

Tipos de Centrífuga para Laboratório

Nos laboratórios, geralmente são utilizados diferentes tipos de centrífuga para laboratório para diferentes usos e necessidades. As operações que podem ser realizadas a partir da centrifugação, de fato, são muitas e diferentes umas das outras. O que muda, em primeiro lugar, é o sistema e o ângulo de rotação.

Os rotores  da centrífuga podem ser em ângulo fixo , neste caso os tubos são inclinados em cerca de 45° , na vertical , com os tubos dispostos verticalmente, ou com um braço oscilante no qual o tubo, inicialmente colocado verticalmente, durante a centrifugação é dispostos horizontalmente em um ângulo de 90 ° em relação ao eixo de rotação e depois retorna à posição inicial.

Dentre as diversas centrífugas de tubos existentes no mercado, as mais comuns e simples de usar são as centrífugas de bancada , destinadas a aplicações clínicas de baixa velocidade.

Termos importantes para a escolha de uma centrífuga de laboratório

Cálculo da força centrífuga

Geralmente o desempenho da centrífuga para laboratório é especificado de acordo com a velocidade máxima alcançável. No entanto , a velocidade representa apenas aproximadamente a força real desenvolvida na amostra gerando a separação.

Esta força é expressa como força relativa de centrifugação (RCF). Seu valor indica quantas vezes a força de centrifugação excede a aceleração da gravidade natural “g”. RCF é diretamente proporcional ao eixo do rotor e relacionado ao quadrado da velocidade.

Isso significa que, por exemplo, com a duplicação do raio, o RCF dobra e quadruplica com a duplicação da velocidade. Como consequência, o desempenho das centrífugas só precisa ser comparado através do valor RCF.

• Força G: corresponde a unidade de medida devido ao estresse de aceleração em uma centrífuga que uma amostra é submetida.
• RPM: sigla na qual representa o termo “rotações por minutos” que uma centrífuga permite alcançar.
• FCR: sigla correspondente ao termo “força centrífuga relativa”, ou seja, a força na qual a amostra é submetida, dependendo da velocidade de rotação (RPM) e do raio de rotação. Raio de rotação é a distancia entre o centro do rotor do equipamento até a ponta do tubo.

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 como revoluções 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 

As centrífuga para laboratório estão disponíveis em vários modelos de bancada ou de chão. Os modelos de chão 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 alta capacidade e baixa velocidade, centrífugas de baixa velocidade atingindo aproximadamente 7000 x g estão disponíveis.

Centrífugas refrigeradas 

As centrífugas refrigeradas de grande capacidade apresentam uma câmara de rotor refrigerada. É possível alterar as câmaras do rotor para acomodar outro tamanho.Elas coletam substâncias que sedimentam rapidamente, semelhantes a pequenos modelos de bancada, e com velocidade máxima de 6.500 g. Possuem refrigeração pois são utilizadas em bancos de sangue ou outro tipo de hemoderivados.

Outros tipos de Centrífugas para Laboratório

• Centrífugas de Microplacas
• Centrífugas para Tubos tipo Eppendorf
• Centrífugas para Microhematócrito
• Centrífuga PRP/ PRF

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Centrífugas para laboratório  para diferentes aplicações

É essencial selecionar uma centrífuga adequada para a 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 variáveis, 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 refrigerada e controle de temperatura.
• A centrífuga será usada para processar amostras clínicas ou de bancos de sangue?
• Quanto espaço de laboratório está disponível em comparação com a área da centrífuga de laboratório?
• Qual é a força g máxima que a centrífuga de tubos é capaz de gerar? Centrífugas de baixa velocidade são ideais para separar células inteiras, enquanto ultracentrífugas são necessárias para separar DNA e RNA.

Precauções de Segurança 

Garanta uma superfície de trabalho estável e nivelada. Certifique-se sempre de que a centrífuga está em uma superfície apropriada antes da operação.

Equilibre a centrífuga

O funcionamento de uma centrífuga para laboratório  desequilibrada pode causar danos significativos e ferir o operador e outros profissionais do laboratório.

A massa total de cada tubo deve ser o mais próximo possível – isso se torna cada vez mais importante em velocidades de rotor muito altas.

É aconselhável equilibrar as massas com a aproximação de 0,1 grama, e é importante equilibrar os tubos por massa, não por volume. Por exemplo, não equilibre uma amostra consistindo de líquido com uma densidade maior ou menor do que a água com um volume igual de água.

Não abra a tampa enquanto o rotor estiver se movendo

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

Se a centrífuga estiver balançando 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 de tubos até que ela tenha sido reparada pelo fabricante ou distribuidor.

Por que você precisa balancear uma centrífuga?

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

Muitas centrífugas têm detecção de desequilíbrio automático e irão desacelerar ou desligar automaticamente se sentirem uma carga excessivamente desequilibrada (sensores são especificamente integrados à centrífuga para esse propósito).
A maioria dos modelos maiores (grandes centrífugas de bancada e de chão, bem como ultracentrífugas) têm essa opção.

Quais riscos eu corro quando exposto a uma carga desequilibrada?

O carregamento incorreto pode reduzir a vida útil do rotor, e vibrações pesadas e descontroladas podem causar danos permanentes à centrífuga de laboratório .

Mais importante, no entanto, uma carga desequilibrada pode ferir você ou outra pessoa. Na pior das hipóteses, um desequilíbrio pode levar à quebra do rotor da centrífuga para laboratório

Como equilibrar uma centrífuga de laboratório?

1. Certifique-se de que todos os tubos de amostra da centrífuga para laboratório estão cheios uniformemente. Se tubos adicionais forem necessários para o balanceamento, encha-os com água ou um líquido de densidade semelhante à da amostra e certifique-se de que a massa seja balanceada com a aproximação de 0,1 grama.
2. Para cada tubo inserido no rotor da centrifuga ,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 na centrífuga
4. Repetir.

A Centrífuga de Laboratório é um equipamento utilizado para separar partículas mais densas de outras menos, e é altamente precisa. Ao usar a Centrífuga, há uma necessidade constante de manutenção adequada do equipamento para garantir resultados corretos. Com as instruções acima sobre como operar e manter a Centrífuga devido às regulagens envolvidas, podem-se maximizar os benefícios que ela trás em sua produção acadêmica ou profissional.

Conclusão

A centrífuga é um instrumento vital para análises clínicas. É usado para separar os componentes do sangue, permitindo que os médicos analisem cada um deles com mais precisão. Sem a centrifugação, as análises clínicas seriam muito menos eficientes e poderiam levar a resultados errados.

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