1. Vergleich der Prinzipien dreier Konzentrationstechnologien
Die Wahl einer Konzentrationstechnologie erfordert zunächst ein Verständnis ihres Funktionsprinzips. Jede Technologie hat ihre eigenen physikalischen Prinzipien und Anwendungsmerkmale.
Ein Rotationsverdampfer senkt den Siedepunkt einer Flüssigkeit durch Destillation bei reduziertem Druck. Dadurch können Substanzen, die sich unter atmosphärischem Druck vor Erreichen ihres Siedepunkts zersetzen, oxidieren oder polymerisieren würden, vor ihrer Zersetzung herausdestilliert werden. Das rotierende Design erzeugt einen dünnen Lösungsmittelfilm, der die Verdampfungsfläche vergrößert und die Verdampfungseffizienz verbessert.
Ein Stickstoffspülsystem verwendet ein Verfahren, bei dem Stickstoffgas schnell, kontinuierlich und kontrolliert auf die Oberfläche einer erhitzten Probe geblasen wird, um das Wasser in der Probe schnell zu verdampfen und abzutrennen und so eine sauerstofffreie Konzentration zu erreichen.2 Dieses Verfahren basiert auf einer Kombination aus Inertgasspülung und Erwärmung.
Ein Vakuum-Zentrifugalkonzentrator nutzt Zentrifugalkraft, Wärme und ein von einer externen Vakuumpumpe erzeugtes Vakuum, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Das Vakuum senkt den Siedepunkt des Lösungsmittels, die Zentrifugalkraft sorgt dafür, dass sich die Probe am Boden des Röhrchens absetzt, und eine Kühlfalle fängt das verdampfte Gas auf.
2. Vorteile bei der Verarbeitung empfindlicher biologischer Proben
Für empfindliche biologische Proben wie Nukleinsäuren und Proteine bietet die Vakuum-Zentrifugalkonzentrationstechnologie erhebliche Vorteile und hat sich in vielen Laboren zur bevorzugten Methode entwickelt.
Die kryogene Konzentration ist einer der Hauptvorteile von Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren. Sie verhindert effektiv Probenverlust, Denaturierung, verminderte Aktivität und Oxidation. Dies ist entscheidend für die Erhaltung des natürlichen Zustands und der Aktivität biologischer Proben.
Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren bieten einen hohen Durchsatz und ermöglichen die gleichzeitige Verarbeitung von Dutzenden von Proben, was die experimentelle Effizienz deutlich verbessert. Unsere Zentrifugalkonzentratoren können bis zu 300 1,5-ml-Proben gleichzeitig in einem einzigen Durchgang verarbeiten.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Vermeidung von Kreuzkontaminationen. Die Zentrifugalkraft sorgt dafür, dass sich die Proben am Boden des Röhrchens absetzen, wodurch Blasen und Kreuzkontaminationen vermieden werden. Dies ist entscheidend für präzise Versuchsergebnisse.
Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren ermöglichen zudem eine schaum- und probenverlustfreie Verarbeitung und verbessern so die Probenrückgewinnung deutlich, was insbesondere bei wertvollen Proben wichtig ist.
3. Vergleichende Analyse mit herkömmlichen Methoden
Im Vergleich zu herkömmlichen Konzentrationsmethoden bietet die Vakuum-Zentrifugalkonzentrationstechnologie in vielerlei Hinsicht Vorteile.
Rotationsverdampfer weisen erhebliche Einschränkungen auf: Sie können nur Einzelproben verarbeiten, erfordern eine Reinigung der Glasgefäße, haben eine begrenzte Lebensdauer der Dichtungen und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Außerdem können sie in die Luft austreten und so zu Verunreinigungen führen. Diese Nachteile sind besonders ausgeprägt bei der Verarbeitung biologisch empfindlicher Proben.
Stickstoffspülgeräte stellen noch größere Herausforderungen dar: Sie eignen sich nicht nur zur Konzentration niedrigsiedender Lösungsmittel, sondern stellen auch ein erhebliches Umweltrisiko dar. Organische Lösungsmittel, die durch Stickstoffspülungen aus den Reagenzgläsern verflüchtigt werden, werden unbehandelt direkt in die Umgebung freigesetzt. Bei diesen Lösungsmitteln handelt es sich oft um starke Säuren, Basen und hochätzende Substanzen.
Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren bieten eine sicherere Betriebsumgebung und eine umweltfreundlichere Methode zur Lösungsmittelrückgewinnung. Optionale Kühlfallen fangen effektiv die meisten Lösungsmitteldämpfe auf, die die Vakuumpumpe beschädigen könnten. So schützen sie die Hochvakuum-Ölpumpe effektiv und verhindern gleichzeitig die direkte Freisetzung gefährlicher Lösungsmittel in die Umwelt.
4. Technische Merkmale und Leistungsanalyse
Die technischen Merkmale des Vakuum-Zentrifugenkonzentrators bestimmen seine überlegene Leistung bei der Verarbeitung empfindlicher biologischer Proben.
Präzise Steuerung ist ein wesentliches Merkmal moderner Vakuum-Zentrifugenkonzentratoren. Hochpräzise Temperaturregelung ermöglicht eine Gradiententemperaturregelung und gewährleistet so die Wärmenachspeisung während des Verdampfungsprozesses. Einstellbares Vakuumniveau, Geschwindigkeit, Temperatur und Zeit bieten hohe experimentelle Flexibilität.
Korrosionsbeständiges Design ist entscheidend für langfristige Zuverlässigkeit. Die Zentrifugenkammer besteht aus legiertem Aluminium, und die anodische elektrophoretische Oberflächenbehandlung widersteht Korrosion durch die meisten chemischen Reagenzien und Lösungsmittel. Eine Teflon-Korrosionsschutzbeschichtung schützt wirksam vor Korrosion durch Lösungen wie HCl, TFA, DMSO und Acetonitril.
Der automatisierte Betrieb verbessert die Reproduzierbarkeit und den Komfort experimenteller Verfahren. Intelligente Mikroprozessorsteuerung und eine einfache, intuitive Benutzeroberfläche, einschließlich vollautomatischer Programme mit Ein-Klick-Aktivierung, reduzieren den Arbeitsaufwand des Bedieners erheblich.
5. Anwendungsszenarien und typische Fallstudien
Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren beweisen ihren einzigartigen Wert in einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere in den folgenden Bereichen:
Die Probenvorbereitung vor der Massenspektrometrie ist ein zentrales Anwendungsgebiet für Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren. Die Massenspektrometrie ist ein wichtiges Instrument für die Proteinanalyse, und sowohl kolloidale als auch gelöste Proteinproben erfordern während der Probenvorbehandlung eine Lyophilisierung oder Aufkonzentrierung.
Dies gilt auch für die Aufkonzentrierung von DNA, RNA und Peptiden. In Transfektionsexperimenten ist für eine hohe Transfektionseffizienz oft eine bestimmte Substratkonzentration erforderlich. Bei niedrigen Konzentrationen des extrahierten Substrats ist die Zentrifugalkonzentrierung eine einfache, schnelle und sichere Methode.
Auch die Aufkonzentrierung klinischer Proben ist ein Anwendungsgebiet für Vakuum-Zentrifugalkonzentratoren. Darüber hinaus finden sie breite Anwendung in der Extraktion organischer Lösungsmittel, der Chromatographie, der HPLC-Probenrückgewinnung sowie der Aufkonzentrierung von Boden- und Saatlösungen.