Ultracentrífuga

Ultracentrífuga

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La ultracentrífuga es una centrifugadora optimizada para girar a revoluciones muy, pero muy altas; llegando a alcanzar velocidades de hasta 150.000 rmp. Un equipo que rota a 100.000 revoluciones por minuto, genera un campo centrífugo de 802.000 x g; por lo que estos equipos siempre tienen sistemas auxiliares de alto vacío y de refrigeración. Gracias a estos sistemas adicionales, las ultracentrífugadoras, trabajan en rangos de temperatura que en general van desde los 0° hasta los 40°C.

Estos equipos están especializados para lograr la separación de partículas que poseen un bajo coeficiente de sedimentación; por ejemplo:

  • los virus: si miramos el caso de los Retrovirus (Ribodesoxivirus), los cuales generan algunos tipos de cáncer, como por ejemplo el Sarcoma de Rous en los pollos. Estos virus tienen segmentos de ARN, con un coeficiente de sedimentacion de apenas 35S (S=Sv=svedbergs). Los virus en general, tienen un coeficiente de sedimentación que va desde los 40S, hasta los 1000S.

¿Qué significa svedbergs?

Esta es una unidad de medida utilizada en la ultracentrifugación. Realmente no hace parte el Sistema Internacional de unidades de medida; pero es tal vez la unidad de medida más utilizada en biología molecular y se le dio este nombre en honor al inventor de la ultracentrífuga Theodor Svedberg. El svedbergs mide el coeficiente de sedimentación de una macromolécula centrifugada en condicionas normales.

1S = 10 elevado a la -13 segundos.

  • las macromoléculas: las proteínas. Gracias a la invención de la ultracentrifugadora, Theodor Svedberg pudo desmostrar que las proteínas son en realidad macromoléculas; adicionalmente que muchas de ellas contienen subunidades y que poseen también composiciones homogéneas. Los coeficientes de sedimentación de las proteínas varían entre 1S y 50S.
  • Las mitrocondrias: estas patículas subcelulares tienen un coeficiente de sedimentación que es de decenas de miles.

La ultracentrífuga para producción a escala industrial

¿Sabías que las vacunas se producen en ultracentrifugadoras?

ultracentrifugadora industrial

Pues efectivamente las ultracentrifugas de flujo continuo son equipos diseñados para la industria de la fabricación de vacunas y otros productos biológicos. Efectivamente, con estos equipos se realiza la producción a gran escala de los virus que se utilizan para las vacunas y de los productos de inmunoterapia. Este tipo de equipos pueden llegar a producir alrededor de 80 litros por hora de vacunas purificadas.

¿Qué es la ultracentrifugación?

Es un procedimiento de centrifugar partículas de bajo coeficiente de sedimentación a velocidades que superan las 40.000 revoluciones por minuto. Es decir, las muestras dan 40.000 giros o más dentro del equipo al rotor, en un minuto.

¿Qué es la ultracentrifugación analítica?

La ultracentrifugación analítica consiste en someter una dispersión coloidal o una disolución molecular; a la acción de la fuerza centrífuga. Esto se realiza con el fin de causar  cambios de concentración, los cuales son constantemente medidos a lo largo del tiempo por elementos ópticos acoplados a la ultracentrífuga; y son interpretados por medio de algoritmos de software.

Los elementos ópticos pueden captar señales, de dos formas principalmente:

  1.  Absorbancia: en este caso se emite una luz monocromática específica; la cual es frecuentemente ultravioleta. Es decir, el sensor óptico emite la onda con una intensidad determinada  que atraviesa la muestra; la cual absorbe parte de la energía. Posteriormente, un sensor mide la intensidad residual; y la diferencia entre la energía emitida versus la  energía residual; es proporcional a la concentración, en una fracción de tiempo.
  2. Interferencia: en este método se emite una longitud de onda en una dirección; luego se detecta la desviación del haz de luz  generando unos planos de interferencia, los cuales se considera son proporcionales a los cambios de concentración en la muestra.

En ambos casos, las emisiones de luz pueden generarse en fracciones de segundo; produciendo una gran cantidad de información que se procesa  matemáticamente por algoritmos, cuya resultado son gráficos de perfiles; que permiten interpretar  la información para sacar conclusiones referentes a interacciones entre proteínas, masas moleculares, estados de oligomerización, constantes y estequiometrías de unión, entre otros.

untracentrifuga analitica

¿Para qué sirve la ultracentrífuga analítica?

La ultracentrifugación analítica se usa hoy en día para subdividir sistemas de moléculas asociadas con enlaces químicos muy fuertes; es decir, enlaces no covalentes. Incluso se utiliza para caracterizar subunidades de proteínas y otro tipo de moléculas que también forman complejos macromoleculares.

¿De qué consta una ultracentrífuga analítica?

Una ultracentrifugadora analítica tiene como elementos principales un motor encargado de controlar la velocidad; un sistema de refrigeración que controla la temperatura, una bomba de generación de vacío; un sistema de detección óptica; un rotor (que puede ser de titanio) y una cámara o cubículo de contención blindada.

 

 

Ir a la sección centrífuga,para conocer otro tipos de equipos para centrifugar.

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