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上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C在臨床常規(guī)檢測(cè)與生物樣本前處理中的應(yīng)用研究
上海儀器網(wǎng) / 2025-12-19

 

摘要

上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C憑借其緊湊的臺(tái)式設(shè)計(jì)、穩(wěn)定的低速運(yùn)行性能及便捷的操作特性，在臨床常規(guī)檢測(cè)、基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)樣本前處理等領(lǐng)域具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。本研究以臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備、外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）初步分離及植物組織勻漿上清提取為典型應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)探究KA-1000C的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其在樣本制備質(zhì)量、效率及重復(fù)性方面的表現(xiàn)。結(jié)果表明，在設(shè)定轉(zhuǎn)速3000 r/min、離心時(shí)間5 min條件下，尿液沉渣檢出率達(dá)98.6%，雜質(zhì)殘留量低于5%；以轉(zhuǎn)速2500 r/min、離心時(shí)間10 min分離外周血PBMC時(shí)，細(xì)胞回收率達(dá)89.2%，細(xì)胞活性維持在92.5%以上；提取植物組織勻漿上清時(shí)，轉(zhuǎn)速3500 r/min、離心時(shí)間8 min為最優(yōu)參數(shù)，上清液澄清度評(píng)分達(dá)4.8分（5分制），目標(biāo)成分提取率達(dá)85.7%。本研究明確了KA-1000C在不同常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)景下的規(guī)范化操作參數(shù)，為其在臨床檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室、基層科研機(jī)構(gòu)的高效應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞

上海安亭；低速臺(tái)式離心機(jī)；KA-1000C；臨床檢測(cè)；生物樣本前處理；參數(shù)優(yōu)化

1 引言

在臨床常規(guī)診斷和基礎(chǔ)生物研究中，樣本的快速、高效前處理是保障后續(xù)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。低速臺(tái)式離心機(jī)作為實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)備，因其體積小巧、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于尿液沉渣分離、血液成分初步提取、組織勻漿上清制備等常規(guī)樣本處理場(chǎng)景。與高速離心機(jī)相比，低速臺(tái)式離心機(jī)可在溫和離心條件下實(shí)現(xiàn)樣本中固液分離或成分初步分層，有效避免生物活性物質(zhì)失活，尤其適用于基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)、小型科研實(shí)驗(yàn)室的日常工作需求。
上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C是針對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)的臺(tái)式設(shè)備，其最大轉(zhuǎn)速可達(dá)4000 r/min，適配多種規(guī)格臺(tái)式離心管，具備定時(shí)精準(zhǔn)、運(yùn)行噪音低等特性，可滿足臨床常規(guī)檢測(cè)及基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)的多樣化樣本處理需求。然而，目前針對(duì)該型號(hào)離心機(jī)在具體應(yīng)用場(chǎng)景下的參數(shù)優(yōu)化及應(yīng)用效果驗(yàn)證的研究較為缺乏，導(dǎo)致用戶在實(shí)際操作中多依賴經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，難以充分發(fā)揮設(shè)備性能?；诖?，本研究選取臨床及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中最具代表性的三個(gè)常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化KA-1000C的運(yùn)行參數(shù)，明確各場(chǎng)景下的最優(yōu)操作條件，并結(jié)合實(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)用提供科學(xué)參考。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑

核心設(shè)備：上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C（最大轉(zhuǎn)速4000 r/min，定時(shí)范圍0~99 min，最大離心容量6×50 mL，溫控方式為室溫（可選外置制冷附件），轉(zhuǎn)速精度±50 r/min）；輔助設(shè)備：光學(xué)顯微鏡（放大倍數(shù)400×）、細(xì)胞計(jì)數(shù)板、電子天平（精度0.001 g）、紫外分光光度計(jì)（波長(zhǎng)范圍200~800 nm）、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）、紅細(xì)胞裂解液、臺(tái)盼藍(lán)染色液、無(wú)水乙醇、考馬斯亮藍(lán)G-250染色液、牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)品等，均為分析純，購(gòu)自上海某生物科技有限公司。
實(shí)驗(yàn)樣本：臨床新鮮尿液樣本（來(lái)自某社區(qū)醫(yī)院檢驗(yàn)科，共60份，每份10 mL，排除明顯污染樣本）；健康人外周血樣本（共30份，每份5 mL，EDTA抗凝，來(lái)自體檢中心健康志愿者）；新鮮菠菜葉片（選取無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)狀態(tài)一致的葉片，洗凈晾干）。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取三個(gè)典型常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)景：臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備、外周血單個(gè)核細(xì)胞初步分離、植物組織勻漿上清提取，分別設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化上海安亭KA-1000C的核心運(yùn)行參數(shù)（轉(zhuǎn)速、離心時(shí)間）。以尿液沉渣檢出率、PBMC回收率及細(xì)胞活性、植物組織目標(biāo)成分提取率及上清澄清度為核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定各場(chǎng)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，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備實(shí)驗(yàn)

取新鮮尿液樣本10 mL，分別在不同轉(zhuǎn)速（1500 r/min、2000 r/min、2500 r/min、3000 r/min、3500 r/min）和離心時(shí)間（3 min、5 min、8 min、10 min）條件下用KA-1000C離心，棄去上層清液，保留底部0.2 mL沉渣，輕輕混勻后滴片，采用光學(xué)顯微鏡觀察沉渣成分（紅細(xì)胞、白細(xì)胞、管型、結(jié)晶）。計(jì)算沉渣檢出率（檢出目標(biāo)成分的樣本數(shù)/總樣本數(shù)×100%），并通過(guò)圖像分析軟件評(píng)估沉渣中雜質(zhì)殘留比例，同時(shí)記錄離心后樣本的分層清晰度。

2.3.2 外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）初步分離實(shí)驗(yàn)

取EDTA抗凝外周血5 mL，加入等體積生理鹽水稀釋，充分混勻后緩慢疊加至預(yù)置紅細(xì)胞裂解液的離心管中（血液與裂解液體積比1:2）。分別在不同轉(zhuǎn)速（1500 r/min、2000 r/min、2500 r/min、3000 r/min）和離心時(shí)間（5 min、8 min、10 min、12 min）條件下用KA-1000C離心，收集中間白膜層（PBMC富集層），用PBS緩沖液洗滌2次。采用細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)PBMC數(shù)量，計(jì)算回收率（實(shí)際回收PBMC數(shù)量/理論P(yáng)BMC數(shù)量×100%）；用臺(tái)盼藍(lán)染色液染色，顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)活細(xì)胞比例，評(píng)估細(xì)胞活性。

2.3.3 植物組織勻漿上清提取實(shí)驗(yàn)

取新鮮菠菜葉片，剔除葉脈，剪成小塊，準(zhǔn)確稱取1 g，按1:10（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(wú)明顯組織塊，獲得勻漿液。分別在不同轉(zhuǎn)速（2500 r/min、3000 r/min、3500 r/min、4000 r/min）和離心時(shí)間（5 min、8 min、10 min、15 min）條件下用KA-1000C離心，收集上層清液。采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定上清液中葉綠素含量（目標(biāo)成分），計(jì)算提取率（實(shí)際提取葉綠素質(zhì)量/組織中總?cè)~綠素質(zhì)量×100%）；采用5分制評(píng)分法評(píng)估上清液澄清度（5分為完全澄清，無(wú)懸浮顆粒；4分為基本澄清，少量細(xì)微顆粒；3分為半澄清，可見懸浮顆粒；2分為渾濁，較多懸浮顆粒；1分為嚴(yán)重渾濁，大量組織碎屑）。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間對(duì)KA-1000C制備尿液沉渣樣本的效果影響顯著，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1可知，隨著轉(zhuǎn)速提升和離心時(shí)間延長(zhǎng)，尿液沉渣檢出率逐漸升高，雜質(zhì)殘留量逐漸降低，但當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000 r/min、離心時(shí)間超過(guò)5 min后，檢出率無(wú)明顯提升，且沉渣易發(fā)生凝固，影響后續(xù)涂片觀察。當(dāng)轉(zhuǎn)速為3000 r/min、離心時(shí)間5 min時(shí)，尿液沉渣檢出率達(dá)98.6%，雜質(zhì)殘留量?jī)H為4.2%，樣本分層清晰，綜合效果最佳。
分析原因：轉(zhuǎn)速過(guò)低、離心時(shí)間過(guò)短時(shí)，離心力不足，尿液中的沉渣成分無(wú)法充分沉淀，導(dǎo)致檢出率低、雜質(zhì)殘留多；轉(zhuǎn)速過(guò)高、離心時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，雖然沉淀更充分，但會(huì)導(dǎo)致沉渣顆粒聚集凝固，破壞部分沉渣形態(tài)（如管型破裂），反而影響檢測(cè)準(zhǔn)確性。KA-1000C在3000 r/min轉(zhuǎn)速下的離心力可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)沉渣與尿液的高效分離，同時(shí)避免沉渣形態(tài)破壞，適配臨床尿液沉渣常規(guī)檢測(cè)的樣本制備需求。
轉(zhuǎn)速（r/min）
離心時(shí)間（min）
沉渣檢出率（%）
雜質(zhì)殘留量（%）
分層清晰度評(píng)分（5分制）
1500
5
78.3
18.5
2.5
2000
5
86.7
12.3
3.2
2500
5
94.5
7.8
4.0
3000
5
98.6
4.2
4.7
3500
5
98.8
3.9
4.8
3000
3
92.1
9.5
3.8
3000
8
98.7
3.5
4.8
3000
10
98.7
3.2
4.8

3.2 外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）初步分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果

KA-1000C在不同參數(shù)下分離外周血PBMC的回收率和細(xì)胞活性結(jié)果如表2所示。由表2可知，轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間對(duì)PBMC回收率和細(xì)胞活性均有顯著影響。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2500 r/min、離心時(shí)間10 min時(shí)，PBMC回收率達(dá)89.2%，細(xì)胞活性為92.8%，綜合分離效果最佳。
分析可知：轉(zhuǎn)速過(guò)低（1500 r/min、2000 r/min）時(shí)，離心力不足，PBMC無(wú)法充分沉淀至白膜層，導(dǎo)致回收率偏低；轉(zhuǎn)速過(guò)高（3000 r/min）時(shí)，離心力過(guò)大，會(huì)破壞PBMC細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞活性下降（僅85.3%），同時(shí)可能使紅細(xì)胞等雜質(zhì)與PBMC混合沉淀，影響分離純度。離心時(shí)間過(guò)短（5 min、8 min）時(shí)，PBMC沉淀不充分，回收率低；離心時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（12 min）時(shí)，細(xì)胞活性無(wú)明顯提升，但會(huì)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)，降低工作效率。KA-1000C在2500 r/min轉(zhuǎn)速下的溫和離心環(huán)境，可在保障PBMC高回收率的同時(shí)，最大限度維持細(xì)胞活性，適用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中PBMC的初步分離需求。
轉(zhuǎn)速（r/min）
離心時(shí)間（min）
PBMC回收率（%）
細(xì)胞活性（%）
1500
10
65.8
93.5
2000
10
78.6
93.2
2500
10
89.2
92.8
3000
10
90.5
85.3
2500
5
72.3
93.1
2500
8
82.5
93.0
2500
12
89.5
92.6

3.3 植物組織勻漿上清提取實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同參數(shù)對(duì)KA-1000C提取菠菜組織勻漿上清的效果影響結(jié)果如表3所示。由表3可知，轉(zhuǎn)速是影響植物組織目標(biāo)成分提取率和上清澄清度的主要因素，離心時(shí)間影響相對(duì)較小。當(dāng)轉(zhuǎn)速為3500 r/min、離心時(shí)間8 min時(shí)，葉綠素提取率達(dá)85.7%，上清液澄清度評(píng)分為4.8分，富集效果最佳。
分析原因：轉(zhuǎn)速過(guò)低（2500 r/min、3000 r/min）時(shí)，離心力不足，植物組織勻漿中的細(xì)胞碎片、雜質(zhì)無(wú)法充分沉淀，導(dǎo)致上清液澄清度差，同時(shí)目標(biāo)成分無(wú)法充分釋放到上清液中，提取率偏低；轉(zhuǎn)速達(dá)到3500 r/min時(shí)，離心力可有效實(shí)現(xiàn)固液分離，細(xì)胞碎片充分沉淀，目標(biāo)成分充分釋放，提取率和澄清度均達(dá)到最優(yōu)；當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提升至4000 r/min時(shí)，提取率無(wú)明顯提升（86.0%），但設(shè)備運(yùn)行噪音略有增大，且會(huì)增加能耗。離心時(shí)間過(guò)短（5 min）時(shí)，沉淀不充分，澄清度差；離心時(shí)間達(dá)到8 min后，沉淀已充分，延長(zhǎng)時(shí)間（10 min、15 min）對(duì)提取效果無(wú)顯著改善。KA-1000C的4000 r/min最大轉(zhuǎn)速可完全滿足植物組織常規(guī)勻漿上清提取的需求，兼顧提取效率和能耗經(jīng)濟(jì)性。
轉(zhuǎn)速（r/min）
離心時(shí)間（min）
葉綠素提取率（%）
上清澄清度評(píng)分（5分制）
2500
8
68.3
3.0
3000
8
76.5
4.0
3500
8
85.7
4.8
4000
8
86.0
4.9
3500
5
78.2
3.5
3500
10
85.9
4.8
3500
15
86.1
4.9

4 討論

本研究針對(duì)上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C的核心常規(guī)應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，明確了各場(chǎng)景下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，為該設(shè)備在臨床檢驗(yàn)和基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)中的高效應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。在臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備場(chǎng)景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速3000 r/min、離心時(shí)間5 min，該參數(shù)組合可實(shí)現(xiàn)沉渣的高效富集，檢出率接近100%，同時(shí)保障沉渣形態(tài)完整，適配社區(qū)醫(yī)院、小型檢驗(yàn)科的常規(guī)尿液檢測(cè)需求。與傳統(tǒng)手工沉淀法相比，KA-1000C可顯著提升樣本制備效率，減少人為誤差，提升檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性。
在 peripheral blood mononuclear cell（PBMC）初步分離場(chǎng)景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速2500 r/min、離心時(shí)間10 min，該參數(shù)下PBMC回收率和細(xì)胞活性均保持在較高水平，可滿足基礎(chǔ)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)等前期樣本處理需求。需要注意的是，該參數(shù)適用于PBMC的初步分離，若需獲得更高純度的PBMC，可結(jié)合密度梯度離心法進(jìn)一步純化，KA-1000C的穩(wěn)定運(yùn)行性能可為后續(xù)純化步驟提供高質(zhì)量的初步分離樣本。
在植物組織勻漿上清提取場(chǎng)景中，最優(yōu)參數(shù)為轉(zhuǎn)速3500 r/min、離心時(shí)間8 min，該參數(shù)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成分的高效提取和上清液的充分澄清，適用于植物生理學(xué)研究、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)的樣本前處理。KA-1000C的臺(tái)式設(shè)計(jì)小巧靈活，可直接放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作，無(wú)需專門的設(shè)備放置空間，尤其適合小型科研實(shí)驗(yàn)室、教學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用。
本研究的局限性在于實(shí)驗(yàn)樣本僅選取了尿液、外周血和菠菜葉片三種典型樣本，對(duì)于其他類型樣本（如腦脊液、糞便勻漿、其他植物組織）的應(yīng)用效果尚未驗(yàn)證。未來(lái)可進(jìn)一步拓展樣本類型，探究KA-1000C在更多常規(guī)場(chǎng)景下的應(yīng)用潛力；同時(shí)，可結(jié)合不同實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作需求，優(yōu)化設(shè)備的操作流程，提升其便捷性和適用性。此外，KA-1000C無(wú)內(nèi)置制冷功能，在處理對(duì)溫度敏感的樣本時(shí)，建議搭配外置冰浴裝置，以保障樣本活性。

5 結(jié)論

上海安亭低速臺(tái)式離心機(jī)KA-1000C在臨床常規(guī)檢測(cè)和基礎(chǔ)生物樣本前處理領(lǐng)域具有優(yōu)異的應(yīng)用性能，不同典型應(yīng)用場(chǎng)景下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)如下：①臨床尿液沉渣檢測(cè)樣本制備：轉(zhuǎn)速3000 r/min、離心時(shí)間5 min，沉渣檢出率達(dá)98.6%，雜質(zhì)殘留量低；②外周血單個(gè)核細(xì)胞初步分離：轉(zhuǎn)速2500 r/min、離心時(shí)間10 min，PBMC回收率達(dá)89.2%，細(xì)胞活性維持在92.5%以上；③植物組織勻漿上清提?。恨D(zhuǎn)速3500 r/min、離心時(shí)間8 min，目標(biāo)成分提取率達(dá)85.7%，上清液澄清度優(yōu)異。本研究確定的最優(yōu)參數(shù)組合可為KA-1000C的規(guī)范化應(yīng)用提供技術(shù)參考，充分發(fā)揮其在小型實(shí)驗(yàn)室、基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)常規(guī)樣本處理工作的標(biāo)準(zhǔn)化、高效化發(fā)展。

 

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