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低速冷凍離心機(jī)DL-5000B在生物樣本制備與臨床檢測中的應(yīng)用研究
上海儀器網(wǎng) / 2025-12-19

 

摘要

低速冷凍離心機(jī)DL-5000B憑借其穩(wěn)定的低速運(yùn)行性能、精準(zhǔn)的溫度控制能力及較大的樣品處理量，在生物樣本制備、臨床檢驗(yàn)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用潛力。本研究以動(dòng)物組織勻漿蛋白提取、臨床血液樣本分離及微生物菌種富集為典型應(yīng)用場景，系統(tǒng)探究DL-5000B的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化方案，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其在樣本制備效率、純度及穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)。結(jié)果表明，在設(shè)定轉(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min條件下，動(dòng)物組織勻漿蛋白提取率可達(dá)89.7%，純度（A280/A260）為1.82；分離臨床血液樣本時(shí)，血清收獲率達(dá)92.3%，且血清中紅細(xì)胞殘留量低于0.02×10?/L；富集微生物菌種時(shí)，目標(biāo)菌種回收率達(dá)95.1%，顯著優(yōu)于常規(guī)低速離心機(jī)。本研究為DL-5000B在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的規(guī)范化應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)和技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞

低速冷凍離心機(jī)；DL-5000B；生物樣本制備；臨床檢測；參數(shù)優(yōu)化

1 引言

在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷過程中，生物樣本的有效分離與制備是后續(xù)實(shí)驗(yàn)和檢測的基礎(chǔ)，直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。離心機(jī)作為樣本分離的核心設(shè)備，其性能參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、溫度、離心時(shí)間）對(duì)分離效果具有決定性作用。低速冷凍離心機(jī)因能在低溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)低速離心，可有效避免生物活性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、核酸、微生物）因高溫和高速剪切力而失活，廣泛應(yīng)用于組織勻漿分離、血液成分提取、微生物富集等場景。
DL-5000B型低速冷凍離心機(jī)是一款具備大容量、精準(zhǔn)溫控和穩(wěn)定運(yùn)行特性的設(shè)備，其最大轉(zhuǎn)速可達(dá)5000 r/min，溫度控制范圍為-20℃~40℃，可適配多種規(guī)格的離心管和離心瓶。然而，目前針對(duì)該型號(hào)離心機(jī)在不同應(yīng)用場景下的最優(yōu)參數(shù)設(shè)置及應(yīng)用效果驗(yàn)證的研究較為匱乏，限制了其在實(shí)際科研和臨床工作中的高效應(yīng)用?；诖?，本研究選取生物樣本制備領(lǐng)域的三個(gè)典型應(yīng)用場景，系統(tǒng)開展DL-5000B的參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，明確不同場景下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證其應(yīng)用效果，為該設(shè)備的規(guī)范化、高效化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

核心設(shè)備：低速冷凍離心機(jī)DL-5000B（某品牌，最大轉(zhuǎn)速5000 r/min，溫控精度±1℃，最大離心容量4×1000 mL）；輔助設(shè)備：電子天平（精度0.001 g）、紫外分光光度計(jì)（波長范圍200~800 nm）、顯微鏡（放大倍數(shù)1000×）、組織勻漿機(jī)、超凈工作臺(tái)。
實(shí)驗(yàn)試劑：生理鹽水、PBS緩沖液（pH=7.4）、考馬斯亮藍(lán)染色液、牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)品、紅細(xì)胞裂解液、微生物培養(yǎng)基（LB培養(yǎng)基）、革蘭氏染色液等，均為分析純，購自某生物科技有限公司。
實(shí)驗(yàn)樣本：新鮮大鼠肝臟組織（體重200~250 g，SPF級(jí)）；臨床血液樣本（來自某醫(yī)院體檢中心，共50份，每份5 mL，EDTA抗凝）；大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株（ATCC 25922，濃度1×10? CFU/mL）。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取三個(gè)典型應(yīng)用場景：動(dòng)物組織勻漿蛋白提取、臨床血液樣本血清分離、微生物菌種富集，分別設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化DL-5000B的運(yùn)行參數(shù)（轉(zhuǎn)速、溫度、離心時(shí)間），以相關(guān)性能指標(biāo)（蛋白提取率、血清收獲率、菌種回收率）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定各場景下的最優(yōu)參數(shù)組合。每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組平行樣，結(jié)果取平均值。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 動(dòng)物組織勻漿蛋白提取實(shí)驗(yàn)

取新鮮大鼠肝臟組織，剔除結(jié)締組織和血管，用生理鹽水沖洗干凈，吸干表面水分后稱重，按1:5（w/v）比例加入預(yù)冷的PBS緩沖液，用組織勻漿機(jī)在冰浴條件下勻漿至無明顯組織塊。將勻漿液分為若干份，分別在不同轉(zhuǎn)速（2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min、5000 r/min）、溫度（-10℃、-5℃、0℃、4℃）、離心時(shí)間（5 min、10 min、15 min、20 min）條件下用DL-5000B離心，收集上清液。采用考馬斯亮藍(lán)法測定上清液中蛋白質(zhì)濃度，計(jì)算蛋白提取率（提取率=實(shí)際提取蛋白質(zhì)量/組織中總蛋白質(zhì)量×100%），并通過紫外分光光度計(jì)測定A280/A260比值評(píng)價(jià)蛋白純度。

2.3.2 臨床血液樣本血清分離實(shí)驗(yàn)

取臨床EDTA抗凝血液樣本，每份5 mL，分別在不同轉(zhuǎn)速（2000 r/min、3000 r/min、4000 r/min）、溫度（4℃、25℃）、離心時(shí)間（10 min、15 min、20 min）條件下用DL-5000B離心，收集上層血清，記錄血清體積，計(jì)算血清收獲率（收獲率=實(shí)際收獲血清體積/理論血清體積×100%，理論血清體積按血液樣本體積的40%計(jì)算）。采用顯微鏡計(jì)數(shù)法檢測血清中紅細(xì)胞殘留量，評(píng)價(jià)分離效果。

2.3.3 微生物菌種富集實(shí)驗(yàn)

取大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株懸液（1×10? CFU/mL），每份10 mL，分別在不同轉(zhuǎn)速（3000 r/min、4000 r/min、5000 r/min）、溫度（4℃、25℃）、離心時(shí)間（5 min、10 min、15 min）條件下用DL-5000B離心，棄上清液，用1 mL PBS緩沖液重懸沉淀，采用平板計(jì)數(shù)法測定重懸液中大腸桿菌菌落數(shù)，計(jì)算菌種回收率（回收率=實(shí)際回收菌落數(shù)/初始菌落數(shù)×100%）。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 動(dòng)物組織勻漿蛋白提取實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)DL-5000B提取大鼠肝臟組織勻漿蛋白的效果影響顯著，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知，隨著轉(zhuǎn)速從2000 r/min提升至4000 r/min，蛋白提取率逐漸升高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過4000 r/min后，提取率趨于穩(wěn)定；溫度對(duì)蛋白提取率和純度均有影響，在4℃條件下，蛋白提取率最高，且A280/A260比值為1.82，接近純蛋白的標(biāo)準(zhǔn)比值（1.80），說明蛋白純度較高；離心時(shí)間從5 min延長至15 min時(shí)，提取率逐漸升高，超過15 min后，提取率無明顯變化。
通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定DL-5000B提取動(dòng)物組織勻漿蛋白的最優(yōu)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min，此時(shí)蛋白提取率可達(dá)89.7%，純度符合實(shí)驗(yàn)要求。分析原因：適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速可增強(qiáng)離心力，促進(jìn)組織勻漿中蛋白的充分釋放；低溫環(huán)境可抑制蛋白水解酶的活性，避免蛋白降解，提高提取純度；合理延長離心時(shí)間可確保蛋白充分沉淀在上清液中，但過長時(shí)間離心會(huì)增加實(shí)驗(yàn)成本，無實(shí)際意義。
轉(zhuǎn)速（r/min）
溫度（℃）
離心時(shí)間（min）
蛋白提取率（%）
A280/A260
2000
4
15
68.3
1.75
3000
4
15
79.5
1.79
4000
4
15
89.7
1.82
5000
4
15
90.1
1.81
4000
-10
15
82.4
1.80
4000
0
15
86.2
1.81
4000
4
5
75.6
1.82
4000
4
20
89.9
1.82

3.2 臨床血液樣本血清分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果

DL-5000B在不同參數(shù)下分離臨床血液樣本的血清收獲率和紅細(xì)胞殘留量結(jié)果如表2所示。由表2可知，轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間對(duì)血清收獲率影響較大，溫度對(duì)紅細(xì)胞殘留量影響顯著。當(dāng)轉(zhuǎn)速為3000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min時(shí)，血清收獲率達(dá)92.3%，且血清中紅細(xì)胞殘留量僅為0.015×10?/L，分離效果最佳。
分析可知：轉(zhuǎn)速過低（2000 r/min）時(shí)，離心力不足，血液中血清與血細(xì)胞無法充分分離，導(dǎo)致血清收獲率低；轉(zhuǎn)速過高（4000 r/min）時(shí)，雖然收獲率略有提升，但會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂，釋放血紅蛋白，增加血清中紅細(xì)胞殘留量，影響后續(xù)檢測。低溫（4℃）條件下可減少紅細(xì)胞的代謝活動(dòng)，避免紅細(xì)胞破裂，降低殘留量；而常溫（25℃）下紅細(xì)胞穩(wěn)定性較差，易破裂，導(dǎo)致殘留量升高。離心時(shí)間過短（10 min）分離不充分，過長（20 min）則會(huì)增加實(shí)驗(yàn)耗時(shí)，因此15 min為最優(yōu)離心時(shí)間。
轉(zhuǎn)速（r/min）
溫度（℃）
離心時(shí)間（min）
血清收獲率（%）
紅細(xì)胞殘留量（×10?/L）
2000
4
15
82.5
0.012
3000
4
15
92.3
0.015
4000
4
15
93.1
0.032
3000
25
15
91.8
0.028
3000
4
10
88.6
0.014
3000
4
20
92.5
0.016

3.3 微生物菌種富集實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同參數(shù)對(duì)DL-5000B富集大腸桿菌的效果影響結(jié)果如表3所示。由表3可知，轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間是影響菌種回收率的主要因素，溫度影響相對(duì)較小。當(dāng)轉(zhuǎn)速為4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間10 min時(shí)，大腸桿菌回收率達(dá)95.1%，富集效果最佳。
分析原因：轉(zhuǎn)速過低（3000 r/min）時(shí)，離心力不足，大腸桿菌無法充分沉淀，導(dǎo)致回收率低；轉(zhuǎn)速過高（5000 r/min）時(shí)，離心力過大，會(huì)破壞大腸桿菌的細(xì)胞膜，導(dǎo)致菌種失活，回收率下降。離心時(shí)間過短（5 min）時(shí)，菌種沉淀不充分；過長（15 min）時(shí)，雖然沉淀更充分，但會(huì)增加菌種失活的風(fēng)險(xiǎn)，因此10 min為最優(yōu)離心時(shí)間。溫度對(duì)大腸桿菌回收率影響較小，4℃條件下可在一定程度上保持菌種活性，因此選擇4℃作為富集溫度。
轉(zhuǎn)速（r/min）
溫度（℃）
離心時(shí)間（min）
菌種回收率（%）
3000
4
10
85.3
4000
4
10
95.1
5000
4
10
90.2
4000
25
10
94.8
4000
4
5
88.7
4000
4
15
94.5

4 討論

本研究針對(duì)DL-5000B型低速冷凍離心機(jī)的核心應(yīng)用場景，通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，明確了不同應(yīng)用場景下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，為該設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。在動(dòng)物組織勻漿蛋白提取場景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min，此時(shí)蛋白提取率和純度均能滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)需求，該參數(shù)組合可有效平衡提取效率和蛋白活性，適用于各類動(dòng)物組織和植物組織的蛋白提取實(shí)驗(yàn)。
在臨床血液樣本血清分離場景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速3000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min，該參數(shù)下血清收獲率高且紅細(xì)胞殘留量低，可有效避免紅細(xì)胞破裂對(duì)血清成分的干擾，適用于臨床生化檢測、免疫檢測等各類血清樣本的制備。需要注意的是，臨床血液樣本的類型（如抗凝劑種類、樣本新鮮度）可能會(huì)對(duì)分離效果產(chǎn)生影響，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)樣本特性對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。
在微生物菌種富集場景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間10 min，該參數(shù)可在保證菌種高回收率的同時(shí)，最大限度保持菌種活性，適用于細(xì)菌、真菌等各類微生物的富集培養(yǎng)和后續(xù)鑒定實(shí)驗(yàn)。此外，DL-5000B的大容量離心設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)多份樣本的同時(shí)處理，顯著提高實(shí)驗(yàn)效率，適用于批量樣本的制備工作。
本研究的局限性在于實(shí)驗(yàn)樣本僅選取了典型的動(dòng)物組織、臨床血液和大腸桿菌，對(duì)于其他類型的生物樣本（如植物組織、病毒樣本、骨髓樣本）的應(yīng)用效果尚未驗(yàn)證。未來可進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)樣本類型，探究DL-5000B在更多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，優(yōu)化設(shè)備的操作流程和參數(shù)設(shè)置，提升其適用性和便捷性。

5 結(jié)論

DL-5000B型低速冷凍離心機(jī)在生物樣本制備與臨床檢測領(lǐng)域具有優(yōu)異的應(yīng)用性能，不同應(yīng)用場景下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)如下：①動(dòng)物組織勻漿蛋白提?。恨D(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min，蛋白提取率達(dá)89.7%，純度符合實(shí)驗(yàn)要求；②臨床血液樣本血清分離：轉(zhuǎn)速3000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間15 min，血清收獲率達(dá)92.3%，紅細(xì)胞殘留量低；③微生物菌種富集：轉(zhuǎn)速4000 r/min、溫度4℃、離心時(shí)間10 min，菌種回收率達(dá)95.1%。本研究確定的最優(yōu)參數(shù)組合可為DL-5000B的規(guī)范化應(yīng)用提供技術(shù)參考，推動(dòng)其在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中的廣泛應(yīng)用。

 

 

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