Ultrazentrifuge

Die Ultrazentrifuge ist eine für hohe Geschwindigkeiten optimierte Zentrifuge, die Beschleunigungen von bis zu 10⁶ g erzeugen kann. Ultrazentrifugen rotieren ihren Inhalt sehr schnell - bis zu 500.000 mal in der Minute. Deswegen bewegt sich der Rotor in einem künstlichen Vakuum, so dass keine Luftreibung auftritt.

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Die Ultrazentrifuge wurde von Theodor Svedberg entwickelt, der damit die Sedimentationsgeschwindigkeiten von Makromolekülen und damit ihre ungefähre Molekülmasse bestimmte.

Aufbau

Ultrazentrifugen sind aus Antriebssystem, Kühlung (bzw. auch Heizung), Vakuumpumpen (Verdrängerpumpen und Öldiffusionspumpe), Sensoren und Panzerung aufgebaut. Die Rotoren für die Ultrazentrifuge bestehen zumeist aus einer Aluminium- oder Titan-Legierung bzw. einem Faser-Kunststoff-Verbund. Es finden für den Betrieb sowohl Festwinkelrotoren, Vertikalrotoren als auch Ausschwingrotoren Verwendung.

Ultrazentrifugation

Die Nutzung der Ultrazentrifuge nennt man Ultrazentrifugation. Verschiedene gelöste Makromoleküle werden in einer Ultrazentrifuge anhand ihrer Bewegungsgeschwindigkeit (s.a. Sedimentationsgeschwindigkeit) unter dem Einfluss starker Zentrifugalkräfte sortiert. Möglich ist dies nur, wenn sich die entsprechenden Partikel in einer Lösung befinden und sich von dieser in Bezug auf die Dichte unterscheiden.

Sie findet in der Biologie und Biochemie vor allem Anwendung, um Partikel (Teilchen), wie etwa Lipoproteine, Viren oder andere Makromoleküle zu trennen. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet von Ultrazentrifugen ist die Isotopentrennung mittels Gaszentrifuge, wie sie beispielsweise für die Uran-Anreicherung vorgenommen wird.

Beispiele für die Verwendung in der Biochemie

• für die Isolierung von den Lipoproteinen LDL oder HDL (Dichtegradientenultrazentrifugation)
• zum Aufkonzentrieren von Proteinen mit hoher Molmasse (Differentialultrazentrifugation)
• als Reinigungsschritt für die Isolation von Viren und Viren-ähnlichen Partikeln, die für Forschung oder als Ausgangsmaterials (Antigene) für die Herstellung von diagnostischen Tests notwendig sind (Dichtegradientenultrazentrifugation)