Ejemplo de Centrifugación

La centrifugación es la aplicación de una fuerza centrífuga a una mezcla líquido-sólido para forzar a la parte sólida a depositarse en el fondo del recipiente, quedando al final los componentes de la mezcla bien diferenciados por densidades. El equipo diseñado para la generación de esta fuerza es la Centrifugadora. Su fabricación se asumió necesaria al existir procesos de sedimentación de partículas, células, orgánulos o moléculas extremadamente lentos aferrados a la acción de la gravedad, y análisis que requerían rapidez en este proceso.

Para fines de la práctica en Laboratorio, el procedimiento consiste en la colocación de una porción de la muestra en un tubo de ensaye, para colocarlo en una ranura análoga en la estructura de la centrifugadora. Un dato importante es que siempre debe colocarse un número par de muestras, cada una en lados opuestos, simétricos en el elemento rotatorio. Esto para que la centrifugadora se encuentre en un equilibrio que le permita una rotación uniforme; esto evita que un desbalance genere un ángulo en el plano de la rotación, y con ello una agitación que impida la óptima sedimentación del sólido.

Después de un tiempo de retención, en el que se espera un correcto asentamiento de las partículas, se retiran los tubos de ensaye y se aprecia el volumen de la sedimentación.

Tipos de Centrifugación

De acuerdo con la velocidad de rotación, hay tres tipos de centrifugación: Centrifugación a baja velocidad, a menos de 10,000 rpm; Centrifugación a alta velocidad, entre 10,000 rpm y 20,000 rpm; y Ultracentrifugación, a velocidades que superan las 20,000 rpm.

Y si se pone énfasis en el objetivo de la centrifugación, hay varias clases más de ésta:

Centrifugación analítica

Se enfoca en la medición de las propiedades físicas de las especies sedimentables, como la masa molecular o el coeficiente de sedimentación. A este nivel se recurre a la Ultracentrifugación. Las moléculas se estudian a través de un sistema óptico, simultáneamente al proceso de centrifugación. Los tubos de la centrífuga, para permitir el paso de la luz visible y ultravioleta, deben ser de un material de alta transparencia, como el cuarzo.

Centrifugación preparativa

Su propósito es aislar moléculas, células o partículas para su análisis o posterior uso. La masa de la muestra es mayor en este tipo de centrifugación que en la centrifugación analítica.

 Además, hay una clasificación de la Centrifugación en función del medio en que se centrifuga y la manera en que la muestra se aplica: 

Centrifugación diferencial o de frontera móvil

Se sigue el procedimiento descrito previamente para la centrifugación en laboratorio, comenzando por el llenado del tubo con muestra. Se sabe que cada componente de la muestra va a comportarse dependiendo de su forma, tamaño, densidad y las condiciones de centrifugación. Al final se obtienen dos fases: sedimento y sobrenadante.

Su principal aplicación es el fraccionamiento subcelular, en el que se separan los componentes de la célula, utilizando una serie de centrifugaciones a ascendentes velocidades, y más duraderas. 

Centrifugación de velocidad de sedimentación o zonal

La muestra se reparte en una delgada capa sobre el medio de centrifugación, que es un Gradiente de Densidad. Ante la influencia de la fuerza centrífuga, las partículas se depositan a través del gradiente, concentrándose en zonas o bandas discretas. La velocidad de avance depende del tamaño, forma y densidad. Tales parámetros definen el coeficiente de sedimentación.

Su unidad de medida es el Svedberg (1 S = 10^-13 segundos)

El gradiente de densidad se crea por medio de un gradiente de concentración: concentraciones creicentes, al descender en el tubo, de un componente adecuado.

Centrifugación isopícnica

También usa un gradiente de densidad, pero en la isopícnica el tiempo de centrifugación es tan largo como 1 o 2 días, como para que se alcance un equilibrio en la sedimentación, entre la fuerza centrífuga aplicada, el empuje hidrostático de la célula y su difusión. Para conseguirlo, se usan gradientes continuos que cubren todo el intervalo de densidades de los componentes de la muestra. En el fondo del tubo la densidad del medio ha de ser mayor que la del componente más denso.

Así, las partículas o células, independientemente del tiempo de centrifugación, alcanzarán una posición estable intermedia en el gradiente, donde se concentran en una banda muy estrecha, que representa a una mejor resolución. Lo más frecuente es mezclar la muestra con el material que formará el gradiente y generar un gradiente autoformado a la vez que se hace la separación. Se emplean velocidades muy altas, características de una ultracentrifugación, para que se forme el gradiente.

Este tipo de centrifugación recibe el nombre de isopícnica debido a su característica principal. La separación que se logra es exclusivamente según la densidad de los componentes de la muestra, que se sitúan en la posición del gradiente donde la densidad del medio es igual a la propia. Isopícnica proviene del griego que significa “igual densidad”.