¿Qué es la centrifugación?

La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza giratoria. La fuerza centrífuga es provista por una máquina llamada centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento de rotación que origina una fuerza que produce la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad.

Los componentes más densos de la mezcla se desplazan fuera del eje de rotación de la centrífuga, mientras que los componentes menos densos de la mezcla se desplazan hacia el eje de rotación. De esta manera los químicos y biólogos pueden aumentar la fuerza de gravedad efectiva en un tubo de ensayo para producir una precipitación del sedimento en la base del tubo de ensayo de manera más rápida y completa. Se aplica al análisis o a la separación de mezclas de partículas, células, orgánulos o moléculas.

Instrumentos para la centrifugación

1-Tubos

De vidrio o plástico. Resistentes químicamente (disolventes, reactivos) y físicamente (tensión a las velocidades elevadas que se emplean). Diversos tamaños y formas. Plásticos especiales para altas velocidades.

2-Centrífugas

De vidrio o plástico. Resistentes químicamente (disolventes, reactivos) y físicamente (tensión a las velocidades elevadas que se emplean). Diversos tamaños y formas. Plásticos especiales para altas velocidades.

3-Rotores

Existen dos:

-Angular o de ángulo fijo

-Basculante

Tipos de centrifugación

Según la velocidad:

Centrifugación a baja velocidad----Menos de 10000 rpm

Centrifugación a alta velocidad----Entre 10000 y 20000 rpm

Ultracentrifugación----------------Más de 20000 rpm

Según el propósito:

1. Centrifugación analítica

Objetivo: medir las propiedades físicas de las partículas que sedimentan, tales como su coeficiente de sedimentación o su masa molecular. Especialmente en la variante ultracentrifugación analítica.
Las moléculas se observan mediante un sistema óptico durante la centrifugación. Los tubos de centrífuga deben ser de cuarzo para dejar pasar la luz visible y ultravioleta. Rotor basculante, observación en vertical.

2. Centrifugación preparativa

De uso más común. Objetivo: aislar partículas, células o moléculas para su análisis o utilización posterior. En general, se emplea mayor cantidad de muestra que en la analítica.

Según la forma en la que se centrifuga:

1. Centrifugación diferencial

(También llamada de frontera móvil). El tubo se llena con muestra y se centrifuga. El comportamiento de cada componente de la muestra depende de su forma, tamaño, densidad y, lógicamente, de las condiciones de centrifugación. Se obtienen sólo 2 fracciones: sedimento y sobrenadante.

2. Centrifugación zonal o de velocidad de sedimentación

La muestra se aplica en una capa delgada sobre el medio de centrifugación, que es un gradiente de densidad. Bajo la fuerza centrífuga, las partículas sedimentan a través del gradiente concentrándose en zonas o bandas discretas. Su velocidad de avance (y, por tanto, el mecanismo de la separación) depende de su tamaño, forma y densidad; todos estos parámetros se combinan en el coeficiente de sedimentación,que se mide en unidades svedberg (1 S = 10⁻¹³ segundos).

3. Centrifugación isopícnica o de equilibrio de sedimentación

Se utiliza también un gradiente de densidad, pero en este caso el tiempo de centrifugación es lo suficientemente largo (hasta 1 o 2 días) como para que se alcance el equilibrio de sedimentación (entre la fuerza centrífuga, 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. De esta forma, independientemente del tiempo de centrifugación, las partículas, células, etc. nunca sedimentarán en el fondo, sino que alcanzan una posición estable intermedia en el gradiente, donde se concentran en una banda muy estrecha (mejor resolución).

4. Métodos de barrera

Método rápido, típico por ejemplo en la obtención de leucocitos de sangre circulante libres del resto de células sanguíneas. Se trata de una centrifugación a través de un medio de densidad constante. 

Tipos de centrífugas

Hay diferentes tipos de centrífugas según el rango de velocidades de giro :

Centrífugas de baja velocidad:

De sobremesa o clínicas. De pequeño tamaño y sin refrigeración. Alcanzan una velocidad máxima de 5000 rpm. Son Útiles para la separación de partículas grandes como células o precipitados de sales insolubles.

Centrífugas micrófugas:

Son una variante de las anteriores que permiten llegar a velocidades de más de 10.000 rpm, Los volúmenes de trabajo son muy pequeños. Son útiles en el campo de la biología molecular.

Centrífugas de alta velocidad:

Alcanzan velocidades de entre 18.000 y 25.000 rpm. Son refrigeradas y algunas tienen sistema de vacío para evitar el calentamiento del rotor a causa del rozamiento con el aire. Son útiles en la separación de fracciones celulares, pero insuficientes para la separación de ribosomas, virus o macro moléculas en general.

Ultracentrífugas:

Superan las 50.000 rpm, por lo que tienen sistemas auxiliares de refrigeración y de alto vacío. Hay ultracentrífugas analíticas que permiten la obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación (coeficientes de sedimentación, pesos moleculares), y preparativas, útiles para aislar partículas de bajo coeficiente de sedimentación (microsomas, virus, macro moléculas).