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1. 원심분리의 원리와 응용
1.1. 원심분리의 원리
원심분리의 원리는 혼합물끼리의 밀도차에 따른 침전현상을 인위적으로 가속하는 것이다.
혼합물에 포함된 입자들은 밀도에 따라 상하로 분리되는 침전현상이 일어나는데, 이 과정은 시간이 오래 걸리게 된다. 원심분리기는 이러한 침전현상을 인위적으로 가속시키기 위해 중력대신 원심력을 이용한다. 즉, 시료를 원심력이 작용하는 원심분리기 내부에 넣고 빠르게 회전시킴으로써 중력보다 훨씬 큰 가속도를 발생시켜 밀도차에 따른 분리를 효과적으로 수행할 수 있다.
원심력(F)은 질량(m), 반지름(r), 각속도(ω)의 관계식 F= (mω^2r)/g에 따라 결정된다. 즉, 회전체의 무게가 무거울수록, 회전반경이 클수록, 회전속도가 빨라질수록 원심력이 증가하게 된다. 따라서 원심분리기의 성능은 최대 rpm(분당 회전수)과 RCF(상대원심력)에 의해 결정된다.
이처럼 원심분리의 원리는 혼합물의 밀도차에 따른 자연스러운 침전 현상을 원심력을 이용하여 인위적으로 가속시킴으로써 성분을 효과적으로 분리할 수 있게 해준다.
1.2. 원심분리기의 종류
1.2.1. 저속 원심기
저속 원심기(low-speed centrifuge)는 탁상용 원심기라고도 불리며, 일반적으로 6,000rpm(6,000xg) 이하의 속도를 낼 수 있다. 이 기종은 속도와 온도의 정밀한 조절이 어려우며, 주로 세포나 핵과 같이 쉽게 침전되는 시료의 원심분리에 이용된다.
저속 원심기는 중력가속도에 비해 상대적으로 작은 원심가속도를 제공하지만, 밀도 차이가 큰 시료들을 분리하는 데 효과적이다. 세포와 같이 빨리 침전되는 생물학적 시료를 분리할 때 주로 사용된다. 또한 저속 원심기는 고가의 고속 원심기에 비해 상대적으로 저렴하고 실험실에서 손쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
저속 원심기는 주로 생물학, 미생물학, 화학 등의 실험실에서 다양한 용도로 활용되고 있다. 세포 분획, 단백질 침전, 미생물 배양액 분리 등 비교적 간단한 원심분리 작업에 유용하게 사용된다. 하지만 고해상도의 분리가 필요한 경우에는 고속 원심기나 초원심분리기를 사용해야 한다.
1.2.2. 고속 원심기
고속 원심기(high-speed centrifuge)는 최고속도가 20,000~25,000rpm (60,000xg)으로 냉각장치를 갖추고 있으며 진공장치가 되어있는 것도 있다. 이 기계는 주로 밀도기울기 분리에 이용할 수 있으며 주로 세포, 핵, 세포내 소기관 등의 분리에 이용된다.
저속 원심기와 달리 고속 원심기는 더 높은 회전속도와 함께 냉각 및 진공 기능을 갖추고 있다. 이를 통해 생물학적 시료의 온도 상승을 방지하여 시료의 변성을 막고, 분리 효율을 높일 수 있다. 특히 세포, 세포소기관, 그리고 거대분자 등의 분리에 유용하게 사용된다. 고속 원심기는 주로 균질화된 세포 시료에서 핵...
