La centrifugación es un mecanismo de separación de mezclas (en particular, las compuestas por sólidos y líquidos de distinta densidad) a través de su exposición a una fuerza giratoria de determinada intensidad. La fuerza centrífuga hace que los objetos se alejen del centro al girar. Es la misma que emplea una centrifuga, instrumento capaz de generar fuerza centrífuga, para separar mezclas en un laboratorio.
La centrifugación opera empujando los componentes más densos de la mezcla hacia el punto más alejado del eje de rotación y dejando los menos densos en el punto más cercano. Esta técnica es de uso cotidiano por químicos, biólogos y otros científicos. En otras palabras, la centrifugación obliga a la mezcla a experimentar un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la fuerza gravitacional, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad.
Este es uno de los principios en los que se basa la densidad: todas las partículas, por poseer masa, se ven afectadas por cualquier fuerza. La centrifugación impone, gracias a la aceleración centrífuga, un efecto parecido al gravitacional. Las partículas experimentan una aceleración que las obliga a sedimentar.
La centrifugación es empleada en numerosos casos de estudio científico, especialmente de las sustancias básicas de la materia orgánica. A través de procesos especializados de centrifugación de sustancias como la sangre o de células humanas, se puede separar el plasma, los concentrados de plaquetas, los organelos intracelulares e incluso el ADN.
Otros ejemplos sencillos los constituyen el lavarropas, que emplea la fuerza centrífuga para, después de mezclar el agua, el jabón y la ropa, secarla, eliminando el agua a través de los agujeros del tambor, gracias a la fuerza centrífuga; o las máquinas de la industria láctea que extraen de la leche las porciones de grasa que debemos sacar para obtener leche descremada y para fabricar el suero, la nata y otros productos.
Tipos de centrifugación
Existen cuatro tipos de centrifugación:
- Centrifugación diferencial: aprovecha la diferencia de velocidad de sedimentación de las distintas moléculas de una mezcla. Así, las partículas de densidades similares sedimentan juntas. Usualmente se usa para separar componentes de una mezcla y constituye el paso preparatorio para procesos de separación de moléculas.
- Centrifugación isopícnica: añade medios de distinta densidad a partículas que comparten el mismo coeficiente de sedimentación, para poder separarlas mediante la fuerza centrífuga.
- Centrifugación zonal: separa las partículas de una mezcla a partir de su diferencia de velocidad de sedimentación y también su masa, dado que la mezcla se coloca previamente encima de un gradiente de densidad preformado, haciendo las veces de “colador” de partículas gracias a la fuerza centrífuga.
- Ultracentrifugación: monitorea las estructuras empleando luz ultravioleta o interferómetros, a medida que se sedimentan, mediante sistemas de rotor (fijo o de columpio). Es muy útil para estudiar las estructuras subcelulares.
¿Cómo funciona una centrifuga?
La centrífuga es un equipo que separa partículas de una solución homogénea mediante un movimiento de rotación y una aceleración centrífuga, provocando la sedimentación de sus componentes. La base física de la separación es la acción de la fuerza centrífuga sobre las partículas en rotación, que aumenta con el radio del campo rotacional y con la velocidad de rotación. La velocidad de sedimentación se determina por la densidad de las partículas. Las partículas densas sedimentan primero, seguida de las partículas más ligeras. En función de las condiciones existentes, las partículas muy ligeras pueden incluso permanecer en suspensión.
¿Existen varios tipos de centrífugas?
El tipo de centrífuga viene determinado por el valor de la Fuerza Centrífuga Relativa, que es la fuerza que se necesita para que se produzca la separación de las partículas. Según el rango de velocidad de giro existen varios tipos de centrífugas:
- Centrífugas de baja velocidad: Son de pequeño tamaño y alcanzan una velocidad máxima de 6.000 r.p.m. Uso: Separación de partículas grandes como células.
- Minicentrífugas: Alcanza una velocidad de 13.000 r.p.m. Uso: Biología molecular
- Centrífugas de alta velocidad: Alcanzan velocidades máximas entre 18.000 y 25.000 r.p.m. Uso: Separación de fracciones moleculares.
- Ultracentrífugas: Superan las 50.000 r.p.m. Uso: Obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación y para aislar partículas de bajo coeficiente de sedimentación.
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