En el laboratorio, no todo se puede filtrar. Cuando tenemos suspensiones con partículas tan pequeñas que desafían a la gravedad, entra en juego la centrifugadora.
La centrifugación
Es un método físico de separación de fases (sólido-líquido o líquido-líquido) basado en la sedimentación diferencial de los componentes de una mezcla. Se fundamenta en la aplicación de una aceleración centrífuga que exacerba las diferencias de densidad entre las partículas y el medio en el que se encuentran suspendidas.
A diferencia de la sedimentación natural por gravedad (que es un proceso pasivo y lento), la centrifugación genera una Fuerza Centrífuga Relativa (RCF). Esta fuerza actúa sobre la masa de las partículas, forzándolas a desplazarse radialmente hacia el fondo del recipiente según la Ley de Stokes. En términos hidrodinámicos, la velocidad de sedimentación depende del radio de la partícula, la diferencia de densidades, la viscosidad del solvente y la velocidad angular del equipo.
El principio físico: Más allá del 1g
La centrifugación no es más que una aceleración de la sedimentación. En lugar de esperar días a que la gravedad (1g) haga su trabajo, aplicamos una Fuerza Centrífuga Relativa (RCF).
- Velocidad vs. Fuerza: Un error común es hablar solo de RPM (revoluciones por minuto). Sin embargo, la fuerza real depende del radio del rotor. La fórmula es: RCF = 1.118 x 10-5 x r x (RPM)2.
- Tipos de rotores: Los hay de ángulo fijo (ideales para sedimentar pellets rápidamente) y de cubeta oscilante (swing-out), perfectos para separaciones por gradiente de densidad donde necesitamos bandas muy nítidas.
El Coeficiente de Sedimentación (S)
Explica que se mide en unidades Svedberg (S). Esto es vital si mencionas la separación de ribosomas (como las famosas subunidades 30S y 50S). Es el tiempo que tarda una partícula en sedimentar bajo una aceleración específica.
Gradiente de Densidad: No todas las centrífugas mandan todo al fondo. Menciona que se pueden usar medios como el cloruro de cesio o sacarosa para crear un «colchón» donde las partículas se detienen justo en el punto donde su densidad iguala a la del medio (isopícnica).
La Importancia del Balanceo Masa-Momento: No es solo poner el mismo peso enfrente; es asegurar que el centro de masa coincida con el eje de rotación. Una mínima asimetría a 15,000 RPM genera una energía vibratoria capaz de destruir el rotor del equipo.
Aplicaciones
Desde separar el suero de la sangre hasta la purificación de isótopos de uranio o el aislamiento de organelos celulares. Es un aparato silencioso (si está balanceado) pero con una energía cinética inmensa.
Fuente
Harrison, R. G., et al. (2015). Bioseparations Science and Engineering. Oxford University Press.