Ly tâm là một quá trình tách các chất dựa trên sự khác biệt về mật độ. Hai thông số quan trọng đóng vai trò then chốt trong quá trình ly tâm là số vòng quay mỗi phút (RPM) và lực ly tâm tương đối (RCF), hai thông số này đại diện cho các khía cạnh riêng biệt của động lực ly tâm. Hiểu được sự khác biệt giữa RPM và RCF là điều cần thiết để tối ưu hóa quy trình ly tâm và đảm bảo kết quả chính xác trong các ứng dụng khác nhau, từ sinh học phân tử đến chẩn đoán lâm sàng.
Khái niệm cơ bản về máy ly tâm
Máy ly tâm hoạt động theo nguyên tắc lắng đọng, khi rotor quay các phần tử có mật độ cao hơn trong môi trường lỏng chịu lực ly tâm đẩy chúng về phía đáy ống. Tốc độ và lực tạo ra trong quá trình ly tâm quyết định hiệu quả tách của thí nghiệm.
RPM (Revolutions Per Minute): Số vòng quay mỗi phút
RPM là thước đo tốc độ quay của rotor máy ly tâm, được biểu thị bằng số vòng quay hoàn chỉnh mà nó thực hiện trong một phút. Đây là một thông số đơn giản và dễ điều chỉnh trên hầu hết các máy ly tâm, cho phép người dùng kiểm soát tốc độ quay của rotor. Mỗi máy ly tâm sẽ có phạm vi tốc độ mà chúng có thể đạt được khác nhau, có thể quay ở tốc độ thấp 300 vòng/phút, hoặc có thể quay ở tốc độ cao tới 15000 vòng/phút. Ngoài ra, dòng máy siêu ly tâm là loại máy ly tâm mạnh nhất, chúng có thể quay vượt quá 150.000 vòng/phút.
Trong quá trình ly tâm, RPM ảnh hưởng đến sự phân bố của các hạt dựa trên kích thước và mật độ của chúng. RPM cao hơn dẫn đến lực hấp dẫn tác động lên các hạt lớn hơn, khiến chúng lắng đọng nhanh hơn. Tuy nhiên, chỉ dựa vào RPM có thể gây sai sót về kết quả, vì lực ly tâm của các hạt cũng bị ảnh hưởng bởi kích thước rotor.
RCF (Relative Centrifugal Force): Lực ly tâm tương đối
Lực ly tâm tương đối (RCF) là thuật ngữ được sử dụng để mô tả lực gia tốc tác dụng lên mẫu chứa trong rotor máy ly tâm. Hai biến mô tả RCF là bán kính và vận tốc góc của rotor, tức là rotor rộng bao nhiêu và nó chuyển động nhanh như thế nào. RCF là thông số được ưu tiên sử dụng trong ly tâm vì nó sẽ đồng nhất ở các nghiên cứu cho dù sử dụng máy ly tâm có kích thước rotor khác nhau.
Xem thêm: Máy ly tâm Hematocrit – Thiết bị quan trọng trong phân tích máu
Phân biệt RPM và RCF
Đơn vị thường được ưu tiên sử dụng trong ly tâm là RCF vì độ chính xác của nó. Nếu sử dụng đơn vị RPM và so sánh hiệu suất ly tâm giữa các nghiên cứu với nhau, việc này chỉ đúng khi các máy ly tâm có cùng bán kính rotor; ngược lại nếu bán kính rotor của các máy khác nhau sẽ dẫn đến giá trị RCF cũng sẽ thay đổi, trong khi số vòng quay mỗi phút (RPM) vẫn giữ nguyên, từ đó hiệu suất ly tâm cũng sẽ khác nhau. Thông thường sự khác biệt sẽ không đủ lớn để ảnh hưởng đến mẫu hoặc máy ly tâm, nhưng đối với một số mẫu nhạy cảm thì có thể ảnh hướng đến kết quả thu nhận. Một số máy ly tâm (máy ly tâm siêu nhỏ) thường chỉ có cài đặt RPM thì cần tính toán thủ công bằng công thức dựa trên giá trị RCF để xác định được quy trình ly tâm chính xác. Để sử dụng công thức, người sử dụng cần phải xác định được bán kính của rotor, thông tin này thường được nhà sản xuất cung cấp hoặc được thể hiện trên rotor.
Công thức tính RCF: RCF (Lực G) =11.18 rRPM10002
Trong đó: RCF là lực ly tâm tương đối (tính bằng g)
r là bán kính từ tâm rotor đến đáy ống (cm)
RPM là tốc độ quay của rotor máy ly tâm (tính bằng vòng/phút)
Ngoài ra, trên thị thường đã có nhiều dòng máy ly tâm hiện đại, có thể chuyển đổi tự động giữa hai giá trị RPM và RCF thuận tiện hơn cho người sử dụng. Điển hình như hãng máy ly tâm chất lượng MSE đến từ Pháp, tất cả các dòng máy ly tâm thuộc hãng này đều có nút chuyển đổi giữa RCF và RPM dễ dàng, kể cả những dòng máy nhỏ đơn giản nhất. Trong đó, TANLONGMED là đơn vị phân phối chính hãng các dòng máy ly tâm của hãng MSE mà bạn có thể tham khảo:
Tầm quan trọng của RPM và RCF trong nghiên cứu
Trong nghiên cứu sinh học và phòng thí nghiệm lâm sàng, việc phân tách chính xác các thành phần tế bào là rất quan trọng đối với các xét nghiệm khác nhau, ví dụ tách chiết DNA, tinh sạch protein và phân lập tế bào. Hiểu được mối quan hệ giữa RPM và RCF là điều quan trọng để đạt được kết quả tối ưu trong các nghiên cứu này. Khi thực hiện với các loại tế bào nhạy cảm (mẫu máu), thường cài đặt giá trị RCF thấp hơn để giảm thiểu khả năng gây tổn thương, làm vỡ tế bào. Ngược lại, các nghiên cứu liên quan đến việc phân lập các thành phần lớn hoặc ít nhạy cảm hơn (mảnh vụn tế bào, bào quan), có thể yêu cầu giá trị RCF cao để phân tách hiệu quả.
- Quá trình ly tâm hiệu quả phụ thuộc vào việc lựa chọn thông số RPM / RCF thích hợp dựa trên các yêu cầu cụ thể của quy trình thí nghiệm. Đặc biệt cần hiểu rõ về loại mẫu thực hiện, bán kính rotor của máy ly tâm, … để xác định được điều kiện ly tâm phù hợp.
Kết luận
Việc phân biệt giữa RPM và RCF là rất quan trọng đối với bất kỳ ai làm việc với máy ly tâm trong môi trường phòng thí nghiệm. Trong khi RPM cung cấp thông tin về tốc độ quay, thì RCF cung cấp thông tin toàn diện hơn về lực ly tâm tác dụng lên các phần tử trong quá trình ly tâm. Hiểu được sự tương tác giữa hai thông số này cho phép các nhà nghiên cứu tối ưu hóa quy trình ly tâm cho các ứng dụng cụ thể, đảm bảo kết quả chính xác và có thể lặp lại trong các thí nghiệm khác nhau.
