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【离心课堂】离心机的前世今生——离心技术发展简史?离心技术的发展历程是怎样的?

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一、【离心课堂】离心机的前世今生——离心技术发展简史?

采用离心技术进行血液分离的历史可以追溯到十九世纪;电动低速台式离心机的商品化始于1912年;实验离心技术工作始于上世纪20年代;随后高速、超速离心机的商品化生产、实验离心技术的普遍应用则是从上世纪五十年代开始的。

现代生物医学研究的进展和对研究、诊断手段的大量需求促进了离心设备的开发,也有利于各种样品(特别是生物体组份)离心分离方法的迅速推广和应用。二十世纪70年代以后,低速、高速、超速离心机产品几经更新换代。

目前,先进的超速离心机已经能够产生相当于重力加速度100多万倍的离心场并能保持此离心场连续运转数十小时以上;新一代的超速离心机还能对各种生物样品离心方法进行智能模拟,以拟定最佳的离心分离方案。

综观实验离心技术的进步里程,一些重要事件简述如下:

1911~1912年:

开始生产和使用低速(3,000rpm以下)的商品化台式离心机;

1923~1926年:

瑞典UPPSALA大学Svedberg等科学家试制了世界上第一台试验型超速离心机(45,000rpm);

1926年:

T.斯韦德贝里和R.法劳斯测定了马血红蛋白的分子量,获得诺贝尔化学奖;

1929年:

Lamn完成了沉降方程、计算了沉降速度、定义了沉降系数;

1932年:

细胞核的离心纯化(Behrens);

1933年:

Beams,Pickels研制成试验型空气透平驱动超速机;

1947年:

美国BeckmanCoulter公司的ModelE全球首台分析型超速离心机和ModelL制备型超速离心机供应市场;

1951年:
Brakke在差速离心的基础上发展了速率区带离心法。Kahler研制成功水平转头;

1955年:

Anderson研制出区带转头,并用区带离心法首次证明了DNA双螺旋结构半保留复制假说;

1957~1959年:

Meselson、Duve等开发了等密度离心法;

1963年:

美国BeckmanCoulter公司推出全球首个Type50Ti钛金属转头;

1974年:

美国BeckmanCoulter公司推出全球首台MicrofugeB全球首台微量离心机;

1975年:

垂直管转头转头被开发并用于Dupont-Sorvall油透平驱动的超速离心机;

1981年:

美国BeckmanCoulter公司开发的用于细胞离心纯化的“淘洗”转头供应市场;

1998年:

美国BeckmanCoulter公司推出全球首台超过一百万离心力的OptimaTMMAX台式超速离心机;

1998年:

美国BeckmanCoulter公司开发出ARIES可以自我修正平衡的转头;

2002年:

美国BeckmanCoulter公司开发了采用触幕式操作的OptimaTML-XP超速离心机,其离心专家软件可对各种生物样品的离心方法进行本机实验模拟,以找到最佳的离心分离方案,并可进行诸如分子量、沉降系数等的计算;
2012年:

美国BeckmanCoulter公司开发了全球首台智能化超速离心机OptimaTMX系列,从此离心机进入智能化时代;

2014和2015年:

智能化离心技术被引入落地式高速离心机领域,相继推出JXN-26和JXN-30系列智能化高效离心机。

二、离心技术的发展历程是怎样的?

离心技术的发展历程可谓是漫长而精彩的。早在1836年,德国就发明了第一台三足式离心机,这是离心技术的起点。随后,瑞典的GustafdeLaval在1878年发明了乳脂分离机,能从牛奶中分离奶油,转速达到了3000转/分钟,这标志着离心技术开始进入实际应用阶段。

进入20世纪后,离心技术得到了快速发展。1911年至1912年,开始生产和使用低速(3000转/分钟以下)的商品化台式离心机。随后,瑞典UPPSALA大学的Svedberg等科学家在1923年至1926年间试制了世界上第一台试验型超速离心机,转速高达45000转/分钟。这一里程碑式的发明为生物化学领域的研究开辟了新的道路。

在超速离心机的应用下,T.斯韦德贝里和R.法劳斯成功测定了马血红蛋白的分子量,并因此获得了诺贝尔化学奖。这一成就不仅展示了离心技术的强大潜力,也为后续的研究奠定了坚实的基础。

随着离心技术的不断发展,人们开始探索更多的离心方法和技术。差速离心法就是其中之一,它根据颗粒大小和密度不同造成的沉降速度差异,通过分级提高离心转速或高速与低速离心交替进行,实现混合样品中不同组分的分离。

在离心机的制造方面,我国也在不断努力。1958年开始对实验室离心机进行研制,1975年中国科学院成功研制出国产超速离心机,为我国离心技术的发展做出了重要贡献。

“天宫课堂”又上新:太空“顶流”与冬奥“顶流”擦出火花

2022-03-24 07:19·光明网

作者马帅莎郭超凯

航天员王亚平化身“太空建筑师”用水搭“桥”、叶光富充当“人工离心机”进行水油分层,“冰墩墩”客串出场……23日下午,“天宫课堂”又上新,太空“顶流”神舟十三号航天员乘组与北京冬奥会“顶流”“冰墩墩”的互动更是擦出火花。

这是神舟十三号航天员乘组在中国空间站第二次进行授课直播。此次太空授课以中国科技馆为地面主课堂,同时在新疆、西藏设置地面分课堂。

数位学生在接受中新社记者采访时均表示,水油分离实验给他们留下了深刻印象。在地面上,水和油自然分层,油在上水在下,然而在空间站,水和油经过摇晃后会混合在一起。北京中学学生周煜棋说,没想到自己的猜想是错的。

如何在太空将水油分离开来?叶光富充当起“人工离心机”,通过快速旋转瓶子来产生离心力,实现水油分层。王亚平介绍说,小原理发挥大作用,其实在空间站实验柜中就有一台太空离心机,用来分离和制备血样、尿样等医学样本。

在太空抛物实验中,“冰墩墩”的惊喜亮相得到现场同学的积极回应。当它被王亚平轻轻抛出后,“冰墩墩”并没有像在地面上一样下坠,而是沿着抛出的方向前进,直观展示了牛顿第一定律描述的现象,让地面看到“天宫”实验的神奇之处。

除了展示空间站微重力环境下的特殊物理现象,进行天地互动、答疑解惑也是太空授课重要环节。自中国空间站首次太空授课以来,许多人在网上积极留言,航天员们也通过天地邮件看到了网友提问。

针对网友提问“在太空流眼泪是什么样的”,王亚平回复说,在轨飞行这么久,经历过许多心情激动乃至热泪盈眶的时刻,但是在太空,眼泪无法像在地面一样自然流下,而是会在眼眶打转,“在地面强忍眼泪也许很难,但是在太空我们很容易做到。”

谈及没有重力,皮肤是否会变好这一问题,王亚平表示,因为空间站没有阳光照射,温度和湿度也都控制在适宜范围内,另外在微重力环境下人的体液会向上分布,皮肤也会随之向上提升,“所以我感觉在空间站里皮肤状态很不错”。

她还透露,地面科研人员准备了保湿润肤产品,让航天员们可以像在地面一样护肤,但是在空间站,护肤水不能倒出来,需要用特定装置挤压。

在北京地面课堂率先提问的是来自北京市铁路第二中学的潘叒瑞。她对无容器材料实验柜很感兴趣,因而向航天员们提问“有哪些材料可以在里面进行实验,那些实验又有什么作用”,得到了叶光富的回答。

潘叒瑞告诉中新社记者,前期搜集了不少空间站的相关资料,今天能和航天员们互动很激动。她提到生物学是自己的兴趣所在,希望未来可以看到更多生物学方面的太空科普活动,她也想再问问航天员,“能否在空间站打造一个完整的生态系统”。

此次太空授课,王亚平和叶光富也向大家展示了新的太空实验柜。王亚平表示,今年中国空间站的问天舱和梦天舱即将发射入轨,到时中国将拥有更强大的在轨科研能力,“天宫课堂”也将更加精彩。

中科院空间应用工程与技术中心研究员张伟表示,未来还会将十多个科学实验柜送上中国空间站,用于开展生命科学实验、流体实验、基础物理实验等。“天宫课堂”科普活动将不局限于太空授课这一种形式,或许还可以利用实验柜开展一些特别的科普教育活动。

“希望通过这些活动,给大家介绍在中国空间站上可以做哪些实验,以及为什么要开展这些实验,激发青少年参与科学实验的兴趣。”张伟说。(完)

来源:中国新闻网

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世界上第一台人工离心机
发布人:nabanle 发布时间:2025-01-03