L' ultracentrifugazione è un metodo di centrifugazione con lo scopo di separare particelle molto fini disperse in un liquido di densità sostanzialmente uguale. Affinché questa separazione avvenga, la velocità di rotazione della centrifuga deve superare i 15.000 giri al minuto.
La centrifuga utilizzata è detta ultracentrifuga . Il rotore di questo dispositivo si muove nel vuoto , in modo che non si verifichi alcuna resistenza dell'aria .
L'ultracentrifugazione è stata sviluppata a metà degli anni '23 da Theodor Svedberg . L'ultracentrifugazione può essere utilizzata per scopi analitici o preparativi.
Lo scopo dell'ultracentrifugazione analitica è caratterizzare le specie disperse. È usato in biologia , biochimica e chimica colloidale . Le dispersioni sono poste in celle le cui pareti sono trasparenti, il che permette il passaggio di un fascio luminoso che permette di seguire la migrazione delle particelle durante l'esperimento. La rilevazione può avvenire mediante spettroscopia . Tale monitoraggio consente di determinare, ad esempio, la massa molecolare , la forma, le dimensioni, la densità delle specie disperse nonché le interazioni che esistono tra di esse.
Lo scopo dell'ultracentrifugazione preparativa è isolare le specie disperse:
L'ultracentrifugazione preparativa può seguire diverse procedure come l'ultracentrifugazione differenziale e l'ultracentrifugazione in gradiente di densità.
Il campione viene sottoposto a ripetute ultracentrifugazioni, dove la separazione provoca la formazione di un sedimento chiamato pellet. Dopo ogni centrifugazione, il pellet viene rimosso e la forza centrifuga viene aumentata.
Durante questo tipo di ultracentrifugazione, oltre al campione, viene utilizzato almeno un liquido di separazione nella provetta da centrifuga. Se viene utilizzato un solo liquido, allora ha un gradiente di densità continuo, cioè ha una densità decrescente dal basso verso l'alto. Se viene utilizzato più di un liquido, ogni liquido ha una densità diversa. Questi liquidi sono sovrapposti, dal più denso in basso al meno denso in alto. L'ultracentrifugazione a gradiente di densità può seguire diverse procedure, come la separazione zonale a gradiente continuo o discontinuo e la separazione isopicnica a gradiente continuo.
Procedura | Le particelle da separare hanno | Separazione delle particelle in base alla loro | Il campione è | Centrifugazione all'equilibrio |
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Separazione isopicnica a gradiente continuo | densità diverse | Massa volumica | mescolato con gradiente | sì |
Separazione zonale in gradiente continuo o discontinuo | la stessa densità ma sono di dimensioni, quindi di massa diversa | massa quindi dimensione | depositato sopra il gradiente | No. La sedimentazione viene interrotta quando le particelle più pesanti vengono riportate sul fondo della provetta da centrifuga e viene raggiunto il livello di separazione desiderato. |