Để biết được sự khác biệt giữa rotor góc và rotor văng trong máy ly tâm. Trước tiên, bạn cần phải biết khái niệm về máy ly tâm. Hãy cùng Tanlongmed tìm hiểu rõ hơn về máy ly tâm qua bài biết dưới đây

Giới thiệu về máy ly tâm

• Máy ly tâm là thiết bị phân tách các phần tử từ một dung dịch bằng việc sử dụng rotor. Trong sinh học, các phần tử này thường là tế bào, bào quan hoặc các phân tử lớn.

Chức năng

• Máy ly tâm được sử dụng để tách hỗn hợp hai pha rắn – lỏng hoặc lỏng – lỏng thành các phần riêng biệt. Rotor có tốc độ quay lớn tạo ra lực ly tâm cao. 
• Khi rotor quay trong máy ly tâm, lực ly tâm sẽ tác dụng lên từng phần tử trong mẫu; phần tử sau đó sẽ lắng đọng với tốc độ tỷ lệ thuận với lực ly tâm tác dụng lên nó. Độ nhớt của dung dịch mẫu và tính chất vật lý của các phần tử cũng ảnh hưởng đến tốc độ lắng của từng phần tử. Ở lực ly tâm và độ nhớt của chất lỏng cố định, tốc độ lắng của phần tử tỷ lệ thuận với kích thước (trọng lượng phân tử), sự chênh lệch giữa mật độ phần tử và mật độ của dung dịch.

Nguyên tắc lắng

• Trong dung dịch, các phần tử có mật độ cao hơn sẽ lắng xuống dưới và các phần tử có mật độ thấp hơn sẽ nổi lên trên. Sự khác biệt về mật độ càng lớn thì chúng di chuyển càng nhanh. Nếu không có sự khác biệt về mật độ (điều kiện isopyknic) thì các phần tử sẽ ổn định.
• Để tận dụng những khác biệt thậm chí rất nhỏ về mật độ để tách các phần tử khác nhau trong dung dịch, lực hấp dẫn có thể được thay thế bằng “lực ly tâm” mạnh hơn nhiều do máy ly tâm cung cấp.
• Một trong những thành phần chính ảnh hưởng đến hiệu suất của máy ly tâm là loại rotor. Hai thiết kế rotor phổ biến là rotor góc và rotor văng, mỗi thiết kế đều mang lại những ưu điểm riêng trong các ứng dụng khác nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào sự khác biệt giữa rotor góc và rotor văng về cấu trúc, chức năng và mục đích sử dụng phù hợp nhất của từng loại. 

Rotor góc trong máy ly tâm

Cấu tạo

• Rotor góc có thiết kế chắc chắn giữ các ống mẫu ở một góc cố định, thường là từ 15° đến 45°. Cấu tạo này cho phép đạt được tốc độ vượt trội và tạo ra lực ly tâm cao, khiến rotor góc trở thành lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu quá trình lắng nhanh, chẳng hạn như thu cặn tế bào hoặc kết tủa protein.

Ưu điểm

• Đạt tốc độ và lực ly tâm cao: Rotor góc có thể đạt tốc độ quay lên tới 30.000 vòng/phút, tạo ra lực ly tâm lên tới 100.000 x g. 
• Tách các hạt hiệu quả với chênh lệch mật độ lớn: Thiết kế góc cố định của rotor góc đảm bảo lực ly tâm tác dụng theo hướng nhất quán, thúc đẩy quá trình phân tách hiệu quả các hạt có chênh lệch mật độ lớn. 

Nhược điểm

• Thể tích mẫu hạn chế: Rotor góc thường có sức chứa mẫu nhỏ hơn so với rotor văng. 
• Không phù hợp với mọi loại mẫu: Rotor góc không phù hợp với các mẫu nhạy cảm với lực ly tâm cao hoặc yêu cầu ly tâm ngang.
• Khó hút phân lớp.

Rotor văng trong máy ly tâm

Cấu tạo

• Ngược lại với rotor góc, rotor văng có trục quay gần như nằm ngang. Các ống mẫu được gắn vào rotor ở một khoảng cách cố định tính từ tâm, cho phép chúng xoay ra ngoài trong quá trình ly tâm. Cấu hình này thúc đẩy sự phân bố lực ly tâm đồng đều, tạo ra một phần cặn có bề mặt phẳng ở đáy ống.

Ưu điểm

• Chứa được nhiều thể tích mẫu khác nhau: Rotor văng có thể xử lý nhiều thể tích mẫu khác nhau, từ ống siêu nhỏ đến ống ly tâm lớn. 
• Thích hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau. 
• Lực ly tâm vừa đủ, không làm vỡ tế bào.
• Tạo ra phần cặn có bề mặt phẳng ở đáy ống: Giúp thu thập mẫu đã tách dễ dàng hơn.

Nhược điểm

• Tốc độ và lực ly tâm thấp hơn so với rotor góc
• Kém hiệu quả hơn trong việc tạo cặn tế bào hoặc kết tủa protein
• Quá trình lắng có thể kém chặt chẽ hơn.

Xem thêm: Máy ly tâm MSE

Lựa chọn loại rotor phù hợp

Việc lựa chọn giữa rotor góc và rotor văng phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của thí nghiệm. Đối với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao và tách hiệu quả với chênh lệch mật độ lớn, thì việc lựa chọn rotor góc sẽ tối ưu hơn. Ngược lại, rotor văng sẽ phù hợp với nhu cầu sử dụng với tính linh hoạt và khả năng xử lý nhiều loại mẫu khác nhau. 

Ứng dụng của rotor góc: Nhờ vào khả năng có thể tạo ra lực ly tâm cao

• Phù hợp để sử dụng trong các phòng thí nghiệm
• Thu cặn tế bào
• Kết tủa protein 
• Tách các phần tử mật độ cao 
• Tách chiết và tinh sạch DNA

Ứng dụng của rotor văng

• Khả năng xử lý khối lượng lớn giúp phù hợp với các quy trình công nghiệp
• Tách tế bào và các thành phần tế bào: bào quan và mảnh vụn tế bào, vì chúng có thể đạt được lực ly tâm cần thiết (không quá cao) mà không làm hỏng tế bào.
• Xử lý mẫu máu và huyết thanh 
• Sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa học lâm sàng để phân tích khối lượng mẫu lớn như tách lipoprotein. 

Bảng so sánh điểm khác nhau giữa rotor góc và rotor văng trong máy ly tâm

Chỉ tiêu	Rotor góc	Rotor văng
Cấu tạo	Giữ ống mẫu ở một góc ổn định (thường là 45 độ) so với trục quay.	Các mẫu có thể tự do văng ra ở nhiều góc độ khác nhau tùy thuộc vào lực ly tâm (xấp xỉ 90 độ)
Hình dáng cặn thu được	Hình thành bên cạnh của ống ly tâm, với mặt cắt chéo	Hình thành dạng hình nón ở đáy ống ly tâm, mặt cắt ngang
Hiệu quả	Khó tách hoàn toàn 2 lớp	Dễ dàng tách các lớp
Lực ly tâm	Chịu được lực ly tâm cao hơn	Chịu được lực ly tâm thấp hơn
Ứng dụng	Phân tách các vật liệt sinh học như DNA, protein,…	Chuẩn bị các mẫu nhạy (mẫu máu, tế bào, …) vì phân tách dễ hơn