离心力 RPM 与 g 怎么选

导读:

做细胞实验时,你是否曾纠结离心参数该设 RPM 还是 g?明明照着文献设了转速,却出现细胞活性骤降、实验结果无法重复!

图1:细胞离心图

一、RPM 和 g 到底差在哪?为什么 g 是实验金标准?

RPM是什么

很多人习惯用 RPM(每分钟转速)设置离心参数,但其实这是最容易踩坑的操作!RPM 仅代表离心机转子的旋转圈数,完全不考虑转子半径 ------ 同样是 10000RPM,小转子和大转子产生的离心力可能相差一倍以上,这也是为什么同一参数在不同实验室结果天差地别的关键。。

g是什么

而 g(相对离心力 RCF)才是细胞真正承受的 "力量",它以地球重力为基准,直接反映样品受到的沉降力(比如 300×g 就是细胞承受自身重量 300 倍的力)。更重要的是,g 值能脱离具体离心机型号,让全球实验室的实验条件精准复现,这也是严谨文献中必须用 g 值表述离心条件的原因。

简单说:RPM 是 "机器的转速",g 是 "细胞的受力",细胞离心优先选 g 值,才能保证实验可重复、结果靠谱!

图2:不同离心机大小

二、知道 g 值,怎么算 RPM?

没有直接显示 g 值的离心机该怎么办?

既然 g 值这么重要,那没有直接显示 g 值的离心机该怎么办?教你一个万能换算公式,轻松实现 RPM 和 g 的双向转换:

RCF (g) = 1.118 × 10⁻⁵ × r × (rpm)²其中 r 是转子半径(单位:厘米),指从转子中心到离心管底部的平均距离(离心机说明书上会明确标注)。

这里有两个关键规律要记住:① 离心力与转子半径成正比:相同转速下,大转子产生的 g 值更大;② 离心力与转速的平方成正比:转速小幅增加(比如从 1000RPM 升到 1500RPM),g 值会大幅飙升(从 1 倍变成 2.25 倍),这也是为什么转速不能随便调高的核心原因!

举个例子:如果转子半径 r=10cm,想得到 300×g 的离心力,代入公式可算出 RPM≈1630

(计算过程:rpm=√(g÷(1.118×10⁻⁵×r))=√(300÷(1.118×10⁻⁵×10))≈1630)。

图3:知道 g 值,怎么算 RPM

三、不同细胞离心常规参数

贴壁细胞离心

HEK293、HeLa、HepG2 这类贴壁细胞,经胰酶消化后,细胞从贴壁状态变成悬浮圆细胞,细胞骨架重组、细胞膜流动性增加,脆弱又敏感。200-400g 的离心力刚好能让它们沉淀成松散团块,既能顺利移除上清(换液、传代、收样),又不会因挤压导致细胞膜破裂、细胞凋亡。如果调高到 500g 以上,很可能出现细胞碎片增多、后续培养贴壁率下降,甚至直接影响实验结果。

悬浮细胞

THP-1、Jurkat、PBMC 等悬浮细胞,细胞膜韧性更强、细胞内结构更紧实,而且体积偏小、沉降速度慢,所以需要稍高的离心力才能有效沉淀。300-800g 的范围既能保证细胞快速形成沉淀,又不会让细胞团过于紧实导致缺氧坏死。但要注意:即使是耐受力强的悬浮细胞,也别盲目追求高转速 ------ 超过 1000g 同样会造成细胞损伤,比如影响细胞增殖能力或细胞因子分泌。

原代细胞

神经元、干细胞、MEF(小鼠胚胎成纤维细胞)这类细胞,功能精细、代谢敏感,有的还刚从应激状态恢复,对机械压力的耐受度极低。80-200g 的极低速离心是它们的安全区,这个力度能避免细胞因挤压或缺氧失去活力、增殖能力甚至分化潜能。对于特别敏感的细胞(比如原代神经元),甚至可以放弃离心,采用自然沉降(静置 10-15 分钟)的方式收集,最大程度保护细胞功能。

图4:细胞离心图

结尾

① 细胞离心优先用 g 值(RCF),保证实验可重复;

② 记住换算公式,轻松搞定 RPM 和 g 的转换;

③ 按细胞类型选离心力:贴壁细胞 200-400g、悬浮细胞 300-800g、原代 / 干细胞 80-200g

核心原则是 "最小离心力达成实验目的"。

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