Pero es necesario ser más concreto y saber, Que es la Centrifuga y/o centrifugadora? Es un aparato o equipo que aplica una fuerza centrífuga sostenida (esto es, una fuerza producida por rotación) para impeler la materia hacia afuera del centro de rotación. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación. Es una máquina que se utiliza, sobre todo, para la separación de mezclas heterogéneas líquido-sólidas y de mezclas líquidas como son los líquidos insolubles entre sí con distintos pesos específicos.
El principio científico se basa en aplicar la fuerza descomunal para poder separar los componentes de un líquido por el proceso de sedimentación, la practicidad de este método es poder tener los diferentes compuestos separados para su obtención.
Sus aplicaciones son muchas, en los ramos de la salud, industria, alimentos, estética, etc., son usadas habitualmente. Por siglos se usaron para otros métodos, el motivo es separar los elementos con sedimentos de su contenido. En la Edad Media los alquimistas, quienes buscaban sublimar los líquidos para convertir sus propiedades en materias sutiles.
En los procesos químicos siempre ha existido la necesidad de separar y concentrar los elementos para usarlos con fines específicos. Una necesidad intrínseca en el ser humano, de diseccionar lo que conoce para poder analizarlo y aprender de él. Prueba de su pericia es la ciencia moderna, que ha podido separar desde las moléculas sencillas hasta los elementos más complejos y pequeños, y por lo consiguiente ha cartografiado desde los elementos de la tabla periódica, hasta el código genético que lo hace hombre: el genoma humano. De esta forma, las centrifugas para laboratorio han sido uno de los elementos más importantes para el desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico, y aislamiento de compuestos en la química.
El principio de su historia e inicios
La necesidad para realizar la primera máquina centrifugadora comenzó con la industria azucarera, buscando un sistema capaz de concentrar los azucares y eliminar las mieles durante un proceso de rotación. el azúcar se lava con agua, para posteriormente con vapor poder purgar las impurezas.
El método de centrifugado para el azúcar es para poder convertir la azúcar refinada, donde se separan las impurezas propias del azúcar para llegar al punto de su color blanco. Las mieles resultantes son catalogadas en ricas o ligeras. Hoy en día estos jarabes se usan para la producción de refrescos u otros productos dulces.
En 1848 se creó la primera máquina centrífuga para la depuración de caña de azúcar atribuida a Schotter en y Dubrunfaut, pero las autoridades concedieron la patente a David Weston, en 1852. La máquina fue llamada, centrifuga suspendida, y fue introducida en la plantación Lihue, en Honolulu, Hawái en 1867. La máquina ahorraba mucho del tiempo en los procesos de separación. El resultado fue una azúcar con una gran calidad, haciendo de Weston famoso en Honolulú por su factoría, y también porque el azúcar se producía en grandes cantidades y bajos costos. Hasta bien entrado el siglo XX, al tipo de máquina centrífuga que está en uso general en la actualidad se le llamaba centrífuga Weston, fue para trabajo azucarero que se desarrollaron equipos de filtración de varios tipos, entre ellos el filtro Taylor de bolsas, de hace más de 100 años; el filtro prensa, fue sugerido por Howard alrededor de 1820, pero fue introducido con éxito por Needham en 1853; y los filtros modernos de láminas, tales como los Kelley, Sweetland y Vallez, fueron introducidos de 1910 a 1920.
El funcionamiento de la centrifuga y su Uso en la actualidad
El principio físico en que se basa el funcionamiento de la Centrifuga se puede ilustrar examinando el proceso de sedimentación de un puñado de arena introducido en un recipiente con agua. Al agitar la mezcla de agua y arena, la fuerza de atracción que ejerce la tierra actúa sobre los granos de arena con más intensidad que sobre las partículas de agua, porque la masa de aquellas es mayor. Los granos de arena son atraídos hacia el fondo de la vasija y cuando, después de transcurrido cierto tiempo, el sistema llega a alcanzar el estado de reposo, se pueden distinguir en ellas dos capas bien distintas, a saber, una inferior de arena y otra superior de agua que la cubre.
Este proceso de separación se puede realizar también en una Centrifuga, un cuyo caso el efecto se acelera, al actuar sobre las partículas una fuerza centrífuga que es superior a la fuerza de atracción gravitatoria. En la Centrifuga, la mezcla a separar se hace girar a gran velocidad en un tambor alrededor de un eje vertical. La magnitud de la fuerza centrífuga que va dirigida desde el eje de giro hacia la periferia del tambor, depende principalmente del número de revoluciones de éste último.
Los tambores son accionados generalmente por un Motor eléctrico a través de una transmisión que impulsa el árbol de accionamiento fijo al cuerpo del tambor.
El principio físico en que se basa el funcionamiento de la Centrifuga se puede ilustrar examinando el proceso de sedimentación de un puñado de arena introducido en un recipiente con agua. Al agitar la mezcla de agua y arena, la fuerza de atracción que ejerce la tierra actúa sobre los granos de arena con más intensidad que sobre las partículas de agua, porque la masa de aquellas es mayor. Los granos de arena son atraídos hacia el fondo de la vasija y cuando, después de transcurrido cierto tiempo, el sistema llega a alcanzar el estado de reposo, se pueden distinguir en ellas dos capas bien distintas, a saber, una inferior de arena y otra superior de agua que la cubre.
Este proceso de separación se puede realizar también en una Centrifuga, un cuyo caso el efecto se acelera, al actuar sobre las partículas una fuerza centrífuga que es superior a la fuerza de atracción gravitatoria. En la Centrifuga, la mezcla a separar se hace girar a gran velocidad en un tambor alrededor de un eje vertical. La magnitud de la fuerza centrífuga que va dirigida desde el eje de giro hacia la periferia del tambor depende principalmente del número de revoluciones de este último.
Los tambores son accionados generalmente por un Motor eléctrico a través de una transmisión que impulsa el árbol de accionamiento fijo al cuerpo del tambor
En el ramo industrial, las centrífugas eran una realidad y una tendencia para los procesos masivos, pero en el ramo de la ciencia faltaba este elemento para separar materias más sutiles. En 1924 se desarrolla la primera centrífuga para laboratorio científico. El creador es Theodor Svedber, un físico-químico de la Universidad de Uppsala, procedente de Suecia. Su especialización se centraba en los microorganismos, y su teoría central se basaba en las afirmaciones de Albert Einstein y Smoluchowski sobre la relación del movimiento y la existencia de moléculas, siendo la maquina centrífuga la prueba de esta teoría, haciéndole ganar el Premio Nobel de Química en 1926.
Para poder realizar este elemento, Svedberf fue apoyado por la fundación Rockfeller para desarrollar esta máquina que revolucionaría el mundo en muchos aspectos. A diferencia de las grandes maquinas azucareras, se utilizó un motor electrónico de pequeña escala, basándose en los procesos de pasteurización y descremación de los lácteos. El objetivo de esta máquina era llegar a una potencia de rotación, que consiguiera una fuerza gravitatoria de siete mil a diez mil veces la de la tierra. No solo era suficiente construir este dispositivo para probar el efecto que realizaba, Svedberg construyó un microscopio electrónico con una óptica capaz de ver las partículas sedimentadas por estos efectos.
Pasaron años para que este invento se desarrollara en todo el mundo, al principio por el escepticismo al respecto. Para poder conseguir esta realidad se trabajó de 1926 a 1937 consiguiendo medir las proteínas de la hemoglobina y los ácidos nucleicos. De aquí el campo médico, físico y químico, nunca sería igual.
Este aparato tuvo una veta insospechada de lo que fue en cierta parte un secreto o dispositivo restringido en los Estados Unidos. El otro rubro que se utilizó en sus versiones de ultracentrífuga fue en la separación de elementos radiactivos para el desarrollo del proyecto Manhattan, de esta forma, en 1945 se detonaron las primeras bombas atómicas en Hiroshima y Nagasaki, consiguiendo otro tipo de separación de moléculas.
La producción masiva de estos productos fue a cargo de la Fundación Rockfeller y la compañía SPINCO de Jesse Beams y Edward Pickles. Estos nuevos modelos se dotaron de un dispositivo de vacío para evitar el sobrecalentamiento y con motores eléctricos de mejor tecnología.
En sus usos más valiosos, las centrifugas para laboratorio revolucionaron la forma y creación de vacunas de todos los tipos en todo el mundo, salvando así millones de vidas. De la misma forma, en los estudios aplicados para el descubrimiento de condiciones sanguíneas, o diferentes bacterias o patógenos, la centrifuga, se convirtió en un equipo obligatorio con el que debe contar cualquier laboratorio de un hospital o clínica de análisis médicos.
¿Cuáles son las partes de una centrifuga?
Rotor: Dispositivo que gira y en el que se colocan los tubos.
Existen varios tipos de rotor:
Rotor basculante: Los tubos se colocan en un dispositivo (cestilla) que, al girar el rotor, se coloca en disposición perpendicular al eje de giro. Así los tubos siempre giran situados perpendicularmente al eje de giro.
Rotor de ángulo fijo: Los tubos se insertan en orificios en el interior de rotores macizos. El caso extremo es el de los rotores verticales en los que el tubo se sitúa paralelo al eje de giro. Este tipo de rotores es típico de las ultracentrífugas y se emplea en separaciones de moléculas en gradientes de densidad autogenerados (por ej. de cloruro de cesio).
- Motor: Es eléctrico y capaz de girar a docenas de miles de veces por minuto. Permite que la técnica sea ejecutada.
- Cámara de Vacío: Es una pieza cóncava que sirve para contener dentro de ella el rotor y su respectivo soporte que lo une o conecta con el motor.
- Control de Velocidad, Tiempo y Temperatura: Regula la velocidad del dispositivo al igual que el dispositivo regulador de la temperatura necesaria para la centrifugación de las muestras.
¿Qué Tipos de Centrifugas existen?
Existen varios tipos en dependencia de la aplicación que se le dé y el tipo de mezcla que se desea separar.
Centrífuga de sedimentación: Esta contiene un cilindro o un cono de pared sólida que gira alrededor de un eje horizontal o vertical. Por fuerza centrífuga, una capa anular de líquido de espesor fijo se sostiene contra la pared. A causa de que esta fuerza es bastante grande comparada con la de la gravedad, la superficie del líquido se encuentra esencialmente paralela al eje de rotación, independientemente de la orientación de la unidad. Las fases densas "se hunden" hacia fuera y las fases menos densas se levantan hacia dentro. Las partículas pesadas se acumulan sobre la pared y deben retirarse continua y periódicamente.
Centrífugas de filtro: Estas operan como el tambor de rotación de una lavadora doméstica. La pared de la canasta está perforada y cubierta con un medio filtrante, como una tela o una rejilla fina, el líquido pasa a través de la pared impelido por la fuerza centrífuga dejando una torta de sólidos sobre el medio filtrante. La rapidez de filtración se incrementa con esta fuerza y con la permeabilidad de la torta sólida. Algunos sólidos compresibles no se filtran bien en una centrífuga a causa de la deformación que sufren las partículas por la acción de la fuerza centrífuga, por lo que la permeabilidad de la torta se ve reducida considerablemente. La cantidad de líquido que se adhiere a los sólidos después que éstos se han centrifugado depende también de la fuerza centrífuga aplicada; en general, el líquido retenido es considerablemente menor que el que queda en la torta que producen otros tipos de filtros.
¿Cuáles son los tipos de Centrifugación?
- Centrifugación Diferencial: es el método más común de separación. En este método el tubo de centrifuga se llena con una mezcla uniforme. Tras la centrifugación se obtienen dos fracciones: un tubo que contiene el material sedimentado y un sobrenadante con el material no sedimentado. El método es bastante inespecífico y no se puede saber si la partícula buscada quedara en el sobrenadante, en el tubo o repartido entre ambos; sin embargo es una técnica muy útil para aislamiento de organeras subcelulares.
- Centrifugación en Gradiente de Concentración: este método es algo más complicado que la centrifugación diferencial. La técnica no solo permite la separación de varios sino de todos los componentes de la muestra, también permite realizar medidas analíticas. Este método implica la utilización de un soporte fluido cuya densidad aumenta desde la zona superior a la inferior.
Existen 2 variaciones dentro de la centrifugación en gradiente de densidad:
Centrifugación de equilibrio en gradiente o isopicnica: esta técnica se emplea para separar partículas similares en tamaños, pero distintas en densidad. Puestos que las proteínas poseen casi la misma densidad, este método no suele utilizar para su separación, sin embargo, en situaciones donde intervienen diferentes densidades, la centrifugación isopicnica es el método adecuado y Centrifugación zonal: la muestra a analizar se deposita en la parte superior de un gradiente de densidad preformado. Bajo fuerza centrífuga las partículas comenzaran a sedimentar a través del gradiente, moviéndose cada partícula a diferentes velocidades dependiendo de su masa.
¿Como se clasifican las centrifugas?
Existen 3 tipos:
Centrifugas de baja velocidad o clínicas: son útiles para partículas grandes como células, precipitados de sales insolubles.
Centrifugas de alta velocidad: son útiles en la separación de fracciones celulares insuficientes para la separación de ribosomas, virus, macromoléculas.
Ultracentrífugas: son de 2 tipos. A) Analíticas: obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación. B) Preparativas: aislamiento de partículas de bajo S (coeficiente de sedimentación).
En la actualidad existen muchas marcas y variantes de centrifugas de laboratorio o también llamadas centrifugas clínicas, la mejor para ti será aquella que se adecue a tus necesidades y sirva para el propósito para la que fue adquirida, si tienes dudas cual es la más conveniente para ti, contacta a un asesor y con gusto te orientara. www.veteris.mx
En veteris, esperamos que esta breve historia de la centrifuga, sirva para que recuerdes o aprendas algo nuevo, acerca de uno de los equipos que ha cambiado la historia de nuestros tiempos para el beneficio de la ciencia y otras áreas importantes de nuestra vida. Esperamos verte pronto. Saludos
