離心分析技術

裝有樣品的特製圓柱形離心池垂直放在合金制的分析轉頭中。離心池是由帶扇形槽的池芯和兩塊石英窗組成，在離心過程中可以用光學方法一直觀察和記錄高分子的沉降情況。

基本介紹

• 中文名：離心分析技術
• 外文名：ultracentrifugal sedimenta-tion

定義

離心分析技術（ultracentrifugal sedimenta-tion）是利用旋轉物體產生的離心力使生物高分子在液體介質中沉降，從高分子的沉降行為確定高分子質量、形狀和大小的技術。

原理

一個混懸液搖勻後放置，在重力作用下，可以看到顆粒逐漸下沉，產生一個界面。許多年來一直通過觀察界面情況來測定膠體粒子的大小。但是這個方法用於高分子化合物時，單靠重力就不行了。因為有布朗運動抵銷重力，甚至超過重力。超速離心機的高轉速產生巨大的離心力則足夠使大分子粒子沉降。目前使用的分析超離心機大致可使直徑小於10埃的顆粒沉降。

離心沉降過程有兩種情況。當離心力很大時，可以觀察到沉降中高分子溶液與溶劑的界線，可從界線的移動來測定沉降的速度。高分子在溶液中離心沉降時，同時受到離心力和移動時溶劑對它的阻力，當這兩種力平衡時,恆穩速度dx/dt與粒子質量（分子量）M有下列關係：式中R是氣體常數，T是絕對溫度,D是擴散係數，堸是溶質的偏微比容，ρ是溶液的密度，ω 是角速度，S是沉降係數。沉降係數S與顆粒本質有關,因此是一個物理常數，單位是10-13S。 　當使用較低轉速，在較小的離心力場內，由於高分子離心沉降（產生濃度梯度）和擴散（減小濃度梯度）兩種相反的作用，達到沉降平衡後，離轉軸不同距離處的濃度分布就達一恆穩值，不再改變。這時溶液的濃度分布滿足下列關係式式中Cx是離轉軸x處的高分子濃度。

公式

公式

另一種沉降分析和上述不同，叫等密度沉降分析。它是高分子在密度梯度介質中沉降。樣品密度是在密度梯度介質液柱的液面密度和液底密度之間，因此平衡時樣品將固定在梯度介質與它密度相等的地方。這個方法可以測量浮力密度，用於研究溶劑化作用和樣品的化學組成。

套用

超離心分析技術對測定高分子的分子量特別有用，測定的分子量不是相對值而是絕對值。1924年瑞典科學家T.斯韋德貝里和H.林德首先設計製造了分析超離心機。當時叫光學離心機。1926年T.斯韋德貝里和R.法勞斯測定了馬血紅蛋白的分子量為 68000。以後不斷地對各種蛋白質進行分子量測定，結果得到重複的分子量，因此證實了蛋白質確實是一個高分子化合物，有一定大小和形狀，而不是一些低分子單元任意的排列和聚合。在其他各種技術配合下套用超離心沉降分析測定的分子量範圍為102～106，僅有百分之幾的誤差。此外，從超離心沉降分析還可得到許多信息，例如樣品的均一性，分子的大小和形狀等等。