毛细管离心机是否使用离心缓冲剂?

“离心缓冲剂”(centrifugal cushion)通常指在离心前加入密度大于样本液体的溶液(如高浓度蔗糖、Percoll、OptiPrep/iodixanol等),通过离心形成一层缓冲层。样本沉降至这层介质上,而不是撞击转子底部,起到保护、分离辅助的作用。它广泛用于超速离心、密度梯度分离等应用中。

一、了解离心缓冲剂及“缓冲层”概念 

“离心缓冲剂”(centrifugal cushion)通常指在离心前加入密度大于样本液体的溶液(如高浓度蔗糖、Percoll、OptiPrep/iodixanol等),通过离心形成一层缓冲层。样本沉降至这层介质上,而不是撞击转子底部,起到保护、分离辅助的作用。它广泛用于超速离心、密度梯度分离等应用中patents.google.com+2sciex.com+2medicalexpo.com.cn+2

离心缓冲剂作用主要包括:

  • 防止样本沉击破坏:在高速冲击下保护细胞或纳米颗粒结构完整;

  • 增强分层分离:用不同密度层区分样本中的多类成分;

  • 减少样品污染和损失:尤其在低体积样本中,缓冲层防止液体黏附管壁或溅出。

然而,毛细管离心机用于血细胞比容测定与微量血液离心,与超速/密度梯度离心性质截然不同。其核心是快速分离红细胞与血浆,通过毛细管刻度读数获取 Hct 值。以下我们将结合应用科学分析是否应使用缓冲剂。


二、毛细管离心传统流程与缓冲剂机制对比

2.1 毛细管离心操作流程

  1. 血液或样本装入毛细管并封口;

  2. 放入转子平衡;

  3. 设置高转速(如12,000 rpm);

  4. 完成离心后直接读取红细胞层与血浆层界面;

  5. 使用刻度或读帽得到 Hct 值。

过程中样品依靠高速离心直接撞击管底,形成红细胞塞;接触底部被视为正常,不会影响最后的刻度读取。

2.2 缓冲剂在密度梯度离心中的应用对比

离心缓冲剂用于密度分离时,会在底部形成目标样本沉积区,其运行速度及压力较缓冲液中间层低,保护颗粒完整。但这与毛细管离心旨在让颗粒紧密沉积的目的相反。

因此,毛细管离心若添加缓冲剂,会阻碍红细胞形成清晰的塞块结构,无法得到准确刻度结果。


三、为何不推荐毛细管离心使用缓冲剂?

3.1 操作逻辑相悖

  • Hct 测量要求红细胞沉至底部最高密度区,定密塞是读取依据;

  • 缓冲剂阻隔底部接触,红细胞无法正常沉降,导致 Hct 偏低或无法形成清晰界面。

3.2 再分离精度下降

  • 缓冲剂影响密度分布,会使样本混合物出现扩散边界,导致 Buffy coat 和红细胞层模糊;

  • 毛细管离心不配合相对应离心力程序控制,稀释导致结果不稳定。

3.3 实验实用性差异

  • 使用缓冲剂需要预先加载、分层设置,增加操作复杂度;

  • 而常规毛细管离心目标是快速测量,流程越简洁越稳定。


四、不过有例外用途——缓冲垫保护脆弱样本

在某些非常规样本或研究场景,如细胞母液、纳米颗粒、低剪切率需求,可以采用底部少量高密度缓冲液帮助保结构完整:

  • 例如,当目的不在于测 Hct,而是保护红细胞形态用于后续显微镜观察或活细胞分析时;

  • 使用低体积约0.1–0.2 μL蔗糖、水凝胶等辅助材料,需严格验证对测量准确性的影响;

  • 但此类操作缺乏标准化流程、需谨慎优化。

总的来看,大多数毛细管离心实验不推荐使用缓冲剂,除非明确实验目的与方法验证确认其合理性。


五、若实验需要,如何安全使用缓冲垫?

当实验确实需采用缓冲垫明确要求:

5.1 缓冲液制备与特性

  • 选择密度适中、无生理损伤的溶液,如 20–40% 蔗糖、Percoll;

  • 保证渗透压平衡、防细胞皱缩影响形态;

  • 使用经过过滤、无菌处理的储存液。

5.2 配置方式

  • 毛细管底部注入少量缓冲液,如占总体积<10%,以保护接触冲击;

  • 将血液装入上层,确保不掺入缓冲剂;

  • 避免加热或密度混排影响沉降曲线。

5.3 离心参数匹配

  • 控速较低(7,000–10,000 rpm),避免压迫波及缓冲区;

  • 延长时间确保分层完整;

  • 若目标观察密度特征,建议实测比对标准模式差异。

5.4 测量与校正

  • 缓冲垫效应导致刻度偏差,需进行对照曲线校正;

  • 非系统性使用带来更多误差,需标注记录。


六、典型场景示例

实验目的是否使用缓冲垫?原因说明
常规Hct测定 否影响密集泥泡塞结构
纳米颗粒沉降分析 可保护颗粒结构防撞击损伤
活细胞沉降/显微观察 可缓冲保护细胞完整性
细胞形态统计研究可,但需优化测定过程中保护细胞结构
母液血清暴露测定 否反而增加稀释和干扰

七、标准操作建议(SOP模板)

markdown复制编辑1. 实验目的决定是否采用缓冲垫  
2. 缓冲液配置:20%蔗糖 / Percoll 于毛细管底部注入0.1 μL  
3. 装填血样 / 样本于上层;密封管口  
4. 放入平衡转子,设置 8,000 rpm,10 min  
5. 离心结束后自然停止,读取刻度 / 分层结构  
6. 同批设标准无缓冲垫对照作为校正  
7. 记录使用方式、离心力、时间与温度信息

八、误区提醒

  • 不要随意使用缓冲剂(如电泳缓冲液)替代:可能因离子强度影响沉降;

  • 缓冲垫密度过高会打破沉降规律,导致无法形成分离层;

  • 未经验证使用缓冲垫会增加结果不确定性,须补做相关CV、偏差评估。


九、结语

 核心结论:

  • 大多数传统毛细管离心实验,不建议使用离心缓冲剂

  • 若有特殊需求,应严格配合实验目标,制备少量缓冲垫,验证对结果无重大干扰;

  • 核心操作需严谨、参考SOP、并报告校正结果。


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