Аналитическое ультрацентрифугирование является классическим методом исследования в биохимии, молекулярной биологии и физике полимеров. Во время центрифугирования происходит процесс седиментации (осаждения) - оседание частиц макромолекул и/или коллоидных частиц  в растворе под действием центробежных сил. Ультрацентрифуга была создана шведским физико-химиком лауреатом Нобелевской премии Т. Сведбергом специально для того, чтобы создать бо’льшую, чем сила тяжести, седиментационную силу способную воздействовать на растворенные в растворе частицы. Эта экспериментальная установка состоит из ротора, вращающегося вокруг оси с высокой постоянной скоростью, в который на некотором расстоянии от оси вращения помещается ячейка с исследуемым раствором. Центробежная сила, направленная по радиусу от центра вращения, приводит в движения частицы и по скорости движения частиц в растворе можно оценить их молекулярную массу.

 

Седиментация может быть использована для анализа поведения почти любых растворов с точки зрения их концентрации, молекулярной массы изучаемых молекул и используемого растворителя. К вышесказанному также следует добавить, что аналитическое ультрацентрифугирование является неразрушающим, быстрым и довольно простым методом изучения растворов.

Установка, приобретенная для РЦ «Диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектронике» позволяет изучать скоростную седиментацию на четырехячеечном титановом роторе (3 образца и один противовес).

xl1xl2

Рис. Слева представлен общий вид Аналитической Центрифуги Beckman (ProteomeLab XL-I Protein CharacterizationSystem), справа - схематичное представление четырехъячеечного ротора. 

В центрифугу встроены две оптические системы (интерференционная и поглощающая) для регистрации распределения концентрации в ячейке с раствором с течением времени во время седиментации. Результатом эксперимента является ряд профилей распределения концентрации в зависимости от времени с начала центрифугирования. Обработка полученных данных позволяет получить функции дифференциального распределения массовой доли вещества от коэффициента седиментации, откуда можно оценить среднее значение коэффициента седиментации изученного раствора.

1. Технические характеристики аналитической центрифуги (ProteomeLab XL-I Protein Characterization System)

1.1. Максимальная скорость 60000 об/мин.

1.2. Максимальное ускорение более 250 000 g

1.3. Минимальный объем раствора 0,45 мл/сектор

1.4. Температура исследуемых образцов, регулируется в пределах: нижняя граница 0 ?С, верхняя граница 40 ?С.

2. Характеристики оптической системы для измерения поглощения в УФ- и видимом диапазоне

2.1. Изменение длин волн возможно в интервале: нижняя граница 190 нм и верхняя граница 800 нм.

2.2. Диапазон оптической плотности: нижняя граница 0 единиц поглощения и верхняя граница 3 единицы поглощения.

2.3. В режиме радиального сканирования результаты измерения представляются в виде графика зависимости оптической плотности, содержащего 1650 точек данных за одно сканирование, 

с регулируемым шагом изменения радиальной координаты в диапазоне: нижняя граница 0,01 мм и верхняя граница 0,1 мм.

2.4. Время одного измерения поглощения не более 20 мс.

3. Характеристики интерференционной оптической системы 

3.1. Фиксированная длина волны лазера 660 нм.

3.2. Разрешение видеокамеры 2048х96 пикселей

3.3. Время сканирования не более 5 секунд

3.4. Погрешность интерферометра не более 0.003 полосы