Que sont les centrifugeuses de laboratoire ?

Par Paul Heney | 31 mai 2023

Les centrifugeuses de laboratoire font tourner des échantillons liquides à grande vitesse afin de séparer les substances en fonction de leur masse. Ils se composent généralement d’un axe motorisé vertical autour duquel un rotor peut tourner – et d’un puits de chargement supérieur recouvert d’un couvercle. Le rotor est généralement conçu pour maintenir en toute sécurité des tubes à centrifuger spéciaux qui s'insèrent étroitement dans le rotor et utilisent un plastique ou un verre à haute résistance. Les centrifugeuses plus petites sont des unités de paillasse, tandis que les centrifugeuses plus grandes sont au sol. Les vitesses de rotation vont d'environ 4 000 tr/min pour les centrifugeuses cliniques à basse vitesse à environ 20 000 tr/min pour les microcentrifugeuses et les centrifugeuses à grande vitesse, tandis que les ultracentrifugeuses modernes tournent à des vitesses supérieures à 40 000 tr/min.

Généralement, les rotors à angle fixe maintiennent les tubes d'échantillons à un angle fixe, avec un simple bloc de matériau contenant des trous dans lesquels les tubes sont insérés. Les rotors à godets oscillants contiennent des charnières pour chaque tube, de sorte que les tubes soient orientés le long de la ligne d'accélération - pointant vers le bas au repos où la seule accélération est due à la gravité, et se déplaçant progressivement vers l'horizontale lorsque l'accélération centripète devient supérieure à la gravité. Les rotors zonaux ont une seule zone centrale pour contenir les échantillons.

Il est très important que les centrifugeuses soient correctement équilibrées pour éviter des vibrations excessives et des pannes potentiellement catastrophiques. L'énergie cinétique stockée par une centrifugeuse lorsqu'elle fonctionne à grande vitesse peut être très élevée et la libération soudaine de cette énergie peut être équivalente à celle d'un engin explosif. L'équilibre est obtenu en combinant des tubes à échantillons avec des tubes d'équilibre. La corrosion et les fissures dans le rotor peuvent également entraîner l'éclatement du rotor sous l'effet des forces centrifuges massives. L'inspection et la maintenance sont donc importantes.

En biochimie et en biologie cellulaire, la centrifugation différentielle est souvent utilisée pour séparer les organites ou les virus. Le principe est que la vitesse à laquelle les particules en suspension se déposent dépend de la force gravitationnelle, de la différence de densité entre la particule et le fluide, de la viscosité du fluide ainsi que de la taille et de la forme de la particule. Si la particule est plus dense que le fluide, elle se déposera… et si elle est moins dense, elle flottera. Les particules plus grosses se déposent plus rapidement et avec des forces moindres. La centrifugation à densité flottante sépare plus précisément les particules en fonction de leur densité. Il peut être utilisé pour séparer des molécules, des isotopes moléculaires et des séquences d'ADN.