Metodologia

Centrifugação: conceito e aplicações

A centrifugação é um processo usado para separar ou concentrar materiais suspensos em uma solução. A base teórica desta técnica é o efeito da gravidade sobre as partículas (incluindo macromoléculas) em suspensão. Duas partículas de massas diferentes irão sedimentar em ritmos diferentes em resposta à gravidade. A força centrífuga, medida como "g" (gravidade) ou RCF (do inglês Relative Centrifugal Force), é usada para aumentar esta taxa e é aplicada em um instrumento chamado centrífuga. Um exemplo comum do uso da força centrífuga é quando colocamos a roupa na máquina de lavar, e a força centrífuga gerada no ciclo de "spin" força a água para fora facilitando a secagem mais rápida.



Centrífugas são dispositivos utilizados em uma variedade de aplicações científicas, que giram em altas velocidades de rotação a uma elevada força centrífuga. A força centrífuga (expressa como "g" ou RCF) gerada é proporcional à velocidade de rotação do rotor (rotações por minuto - RPM) e à distância entre o centro do rotor e o tubo de centrífuga. Portanto, uma determinada centrífuga pode ter vários tamanhos de rotor para dar flexibilidade à escolha das condições de centrifugação. Cada centrífuga possui um gráfico ou tabela que relaciona a taxa de rotação (RPM) à força centrífuga ("g" ou RCF) para cada tamanho de rotor que seja compatível. Como as centrífugas possuem muitas formas e tamanhos, e os rotores podem variar, a unidade universal de centrifugação é a força centrífuga.

O material a ser centrifugado é colocado em um tubo de centrífuga, e então inserido em um rotor. O rotor é produzido com um metal denso, que dissipa o calor rapidamente, e tem massa suficiente para gerar impulso, necessitando de pouca energia para mantê-lo em velocidade. Centrífugas geralmente trabalham sob vácuo e são refrigeradas para reduzir o aquecimento causado por forças de atrito como as rotações do rotor. Os rotores são normalmente armazenados em unidades de refrigeração para mantê-los próximos à temperatura de funcionamento.

Tipos de rotores

Tipos de rotores (Imagem: Innocal).

1 - Rotor basculante
Rotores basculantes são ideais para a separação de amostras de grande volume (até 12L) em baixas velocidades. Um sistema de rotor basculante é constituído por três partes: o corpo de rotor, os baldes e os pinos, que são utilizados para manter os baldes no lugar. Estes componentes formam a estrutura básica, mas acessórios podem ser acrescentados conforme necessário, para adequar o rotor à uma amostra. Como exemplo, os rotores de grande volume frequentemente oferecem uma grande variedade de adaptadores (inserções de plástico) que podem ser colocados nos baldes para adequar ao tamanho do tubo desejado. Alguns baldes oferecem tampas de vedação, que fornecem proteção contra amostras potencialmente perigosas.

2 - Rotor de ângulo fixo
Os rotores de ângulo fixo são os rotores mais utilizados na centrifugação. A maioria é utilizada para separações diferenciais, para descarte de excesso de detritos em suspensões aglomeradas, ou para recolhimento do sedimento. As cavidades nestes rotores variam em volume, de 0,2mL a 1L, com velocidades que vão de um dígito a 1.000.000 x "g".
Dois fatores determinam o tipo de rotor de ângulo fixo exigido: a força centrífuga desejada e o volume desejado. De um modo geral, o tamanho do rotor é inversamente proporcional à sua capacidade de velocidade máxima (isto é, quanto maior o rotor, menor será a velocidade máxima deste). Uma especificação importante na escolha de um rotor de ângulo fixo é o fator K, que indica a eficiência de sedimentação induzida pelo rotor à velocidade máxima, tendo em conta o valor máximo e raio mínimo (trajetória) da cavidade do rotor. Um fator K baixo indica uma maior eficiência de sedimentação da amostra e, portanto, o fator K pode ser uma medida útil para comparar a velocidade com que as partículas irão sedimentar em uma série de rotores.

3 - Rotor vertical
Rotores verticais são bastante úteis durante a ultracentrifugação para separações isopícnicas, especificamente para a separação de ácidos nucléicos em CsCl (cloreto de césio). Neste tipo de separação, as densidades de elementos contidos na solução têm valores semelhantes aos da partícula de interesse, e as partículas irão se posicionarem dentro de um gradiente. Separações isopícnicas não são dependentes do comprimento do gradiente, mas sim do tempo de execução, o qual deve ser suficiente para que as partículas se orientem em posição adequada dentro do gradiente. Rotores verticais têm fatores K muito baixos (tipicamente no intervalo de 5-25), indicando que a partícula só deve percorrer uma distância curta para sedimentar (ou neste caso, formar uma banda), portanto o tempo de funcionamento é minimizado. Uma vez que seja determinado que um rotor vertical é apropriado para a aplicação, o volume e velocidade tornam-se os fatores decisivos para a sua utilização.

Além de reduzir o risco de acidentes, a manutenção regular da centrífuga pode economizar tempo, dinheiro e estender a vida-útil do rotor.

Cuidados com a centrífuga

1. Verifique se o rotor correto está sendo usado e se ele está corretamente instalado no eixo. Verifique se o rotor está preso antes de iniciar.

2. Equilibre a carga no rotor - cada tubo necessita de um tubo de equilíbrio no compartimento oposto, com o mesmo volume de fluido.

3. Verifique se você está usando o tubo de centrífuga apropriado para o trabalho - eles podem se romper a uma velocidade muito alta. Você vai precisar de tubos especiais para altas velocidades de centrifugação.

4. Refrigere o compartimento de centrifugação e o rotor antes da utilização. Rotores devem ser armazenados em um refrigerador, quando possível.

5. Não tente substituir quaisquer características de segurança da centrífuga.

6. Nunca deixe a centrífuga até que atinja a velocidade máxima e esteja sem ruídos.

7. Em caso de dúvida, peça ajuda a outro profissional.


Fonte: Innocal e Cole-Parmer

Artigo por: Raphael Gonçalves Nicésio

Os artigos do blog são destinados a estudantes, profissionais e pessoas que se interessam pela biomedicina e demais áreas da saúde. O conteúdo não visa substituir as orientações de um médico, portanto não deve ser utilizado para autodiagnóstico ou automedicação.

Licença Creative Commons
Esta publicação está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Não é permitido duplicar, copiar ou reproduzir qualquer parte sem autorização prévia.
2007-2016. Biomedicina Brasil. Tecnologia do Blogger.