Separación de partículas

Un campo centrífugo se puede utilizar para separar partículas en una solución. Al utilizar una centrífuga, puede acelerar el proceso de sedimentación. La fuerza que aleja a cada célula del centro de rotación es muchas veces mayor que el propio peso de la célula en el campo gravitacional normal de la Tierra.

Separación por sedimentación

¿Cómo se puede utilizar un campo centrífugo para separar las partículas de una mezcla, p. ej., de sangre?

La sangre consiste en plasma (que es una solución de agua y muchos otros compuestos) y varios tipos de partículas en suspensión, a saber: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Estas células son bastante grandes para las partículas biológicas, de hecho, lo suficientemente grandes como para asentarse fuera del plasma si se evita la coagulación y se deja la sangre en el campo de 1 g de la gravedad terrestre durante la noche. Usando una centrífuga para generar un RCF de 1500 x g, podemos acelerar este proceso de sedimentación y separar las células del plasma en aproximadamente 10 minutos.

¿Por qué ocurre esto tan rápidamente en un campo centrífugo? Dado que la fuerza que aleja a cada célula del centro de rotación es muchas veces mayor que el propio peso de la célula en el campo gravitacional normal de la Tierra, unas 1500 veces mayor en el ejemplo anterior.

No todas las células sedimentan a la misma velocidad: las grandes se sedimentan más rápido que las pequeñas. Por lo tanto, se puede separar un tipo de célula de otro si hay una diferencia suficiente en el tamaño y la velocidad de sedimentación.

Las plaquetas, por ejemplo, se pueden separar de los glóbulos rojos y blancos porque son mucho más pequeñas. Solo es necesario elegir la combinación correcta de fuerza centrífuga y tiempo. Si la sangre se centrifuga a 2900 x g durante solo 3 minutos, las plaquetas no tendrán tiempo de moverse hacia abajo con las células más pesadas y se pueden recoger del plasma superior rico en plaquetas.

El proceso recién descrito produce un gránulo o sedimento de partículas en el fondo del tubo u otro recipiente. El líquido encima del sedimento se llama sobrenadante. Como puede ver en la Figura 1, es posible recoger una fracción bastante pura de las partículas más pequeñas del sobrenadante. Pero el sedimento o las más grandes siempre contendrán algunas de las más pequeñas, que estaban cerca del fondo del tubo antes de que comenzara la centrifugación. Al centrifugar a varias velocidades y tiempos, se pueden separar y recoger partículas de diferente tamaño de una mezcla. Este método se llama centrifugación diferencial.

La densidad, otra propiedad física de partículas o células, también se puede explotar con el propósito de realizar separaciones. Al aplicar una fuerza centrífuga, podemos separar partículas con una pequeña diferencia en densidad. Solo es necesario ajustar la densidad del líquido en el que sedimentarán para que las partículas de una cierta densidad floten y las partículas más densas se hundan.

Separaciones por densidad

Existe otra propiedad física de las partículas o células que también se puede explotar con el propósito de realizar separaciones: la densidad. Considere una manzana y una roca de exactamente el mismo tamaño y forma. Una roca es un material mucho más compacto que una manzana, por lo que se hunde en el agua mientras que una manzana flota. Tiene más masa por unidad de volumen, que es otra forma de decir que su densidad es mayor. La densidad se expresa normalmente como gramos por mililitro (g/ml); el agua tiene una densidad de 1 g/ml. Al aplicar una fuerza centrífuga, podemos separar partículas con una pequeña diferencia en densidad. Solo es necesario ajustar la densidad del líquido en el que sedimentarán para que las partículas de una cierta densidad floten y las partículas más densas se hundan.

Este método se utiliza a menudo para separar los linfocitos, un tipo de glóbulo blanco, que son tan similares en tamaño a muchos otros glóbulos sanguíneos que no se pueden separar por los métodos de sedimentación ordinarios. Sin embargo, su densidad es inferior a la de las otras células. Si se coloca una muestra de sangre en capas sobre un líquido que tiene una densidad de 1,077 g/ml y luego se centrifuga, los linfocitos formarán una banda flotante, bien separada de la mayoría de los demás glóbulos blancos y rojos que, al ser más densos que 1,077 g/ml, se sedimentan en el fondo del tubo. El plasma y las plaquetas, los menos densos de todos, flotan en la parte superior como se ilustra en la figura de la derecha.

La imagen muestra una separación por densidad de linfocitos. Los tubos se muestran antes y después de la centrifugación