臺式多用途離心機(jī)選型雜談-2

        2021年4月，包括Thermo Scientific Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus在內(nèi)的賽默飛多款觸摸屏智能化多功能離心機(jī)(General Purpose Centrifuge)上市。新品的系列、型號名稱顯示，二者分別是2009年7月上市的 Multifuge X1、Sorvall ST 16R臺式離心機(jī)的升級版。

表1 Thermo Scientific新舊版臺式多功能離心機(jī)型號對應(yīng)表

        升級版硬件上的最顯著變化，一是順應(yīng)人們使用智能手機(jī)習(xí)慣，用超大觸摸屏控制，將各種功能鍵以手機(jī)APP方式布局和管理。二是對轉(zhuǎn)頭庫進(jìn)行了升級。

        本文重點(diǎn)從轉(zhuǎn)頭種類、性能參數(shù)角度，通過與市面同類產(chǎn)品進(jìn)行對比，認(rèn)識Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus多功能離心機(jī)的性能特點(diǎn)。

一、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機(jī)轉(zhuǎn)頭種類的增加

        Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機(jī)保留了09版轉(zhuǎn)頭創(chuàng)新技術(shù)，如Auto-Lock III 轉(zhuǎn)頭自鎖系統(tǒng)（無需使用轉(zhuǎn)頭拆卸工具，5秒鐘內(nèi)徒手即可完成轉(zhuǎn)頭安裝及更換轉(zhuǎn)頭，方便不同離心任務(wù)轉(zhuǎn)換），MicrocLick轉(zhuǎn)頭蓋和ClickSeal生物安全密封蓋鎖定機(jī)制（無須旋蓋操作，單手可輕松實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)頭蓋啟閉、密封）。此外，新增了2個功能轉(zhuǎn)頭。

       首先是MicroClick 18x5錐形管轉(zhuǎn)頭。最早，該轉(zhuǎn)頭只適用于Thermo Scientific Sorvall ST8和 Megafuge 8系列小型多用途離心機(jī)（Multifuge X1R、Sorvall ST16R、Megafuge 16R多功能臺式離心機(jī)不適用）。在2021版主機(jī)中，該轉(zhuǎn)頭被引入，并且最高轉(zhuǎn)速由14000rpm升至15000rpm。特別適用于常規(guī)1.5mL初始樣品量無法滿足實(shí)驗(yàn)要求而需采用5mL樣品高速處理的情形下使用，如大量細(xì)菌質(zhì)粒提取、納米材料制備等。

        再說H-Flex 1離心管酶標(biāo)板通用水平轉(zhuǎn)頭。

        常規(guī)水平轉(zhuǎn)頭的吊籃只能加載離心管適配器，無法容納多孔板離心。而H-Flex 1水平轉(zhuǎn)頭則不同。

        H-Flex 1轉(zhuǎn)頭采用常規(guī)微孔板轉(zhuǎn)頭的H形對稱結(jié)構(gòu)、帶2個長方形吊籃。吊籃提供了分別供工作板、離心管/離心瓶使用的2種適配器。只需簡單添加或更換相應(yīng)適配器，可一次進(jìn)行2×4塊酶標(biāo)板適配器、2×400mL離心瓶、2×42×5/7mL采血管、2×18×15mL錐形管或2×8×50mL錐形管的離心。針對生物安全風(fēng)險樣品，還可添加Click Seal生物安全密封蓋。H-Flex 1最高轉(zhuǎn)速4700rpm，最大RCF 4297g，帶Auto-lock自鎖功能。轉(zhuǎn)頭吊耳經(jīng)特殊耐磨損處理，常規(guī)使用中無需涂抹潤滑脂，減少腔體污染，無需維護(hù)。                                               

        資料顯示，多功能水平轉(zhuǎn)頭始于eppendorf 5810系列多用途離心機(jī)的A-4-62，可單獨(dú)用于采血管、離心管和微孔板離心或混搭組合離心。而2009年上市的離心機(jī)，如美國Beckman Allegra X-12R、X-15R通用臺式高速冷凍離心機(jī)的SX4750，賽默飛Sorvall ST40R, Heraeus MultifugeX3R, Heraeus Megafuge 40R和SL40R大容量低溫離心機(jī)的TX-750，不僅可處理微孔板，還可用于細(xì)胞培養(yǎng)瓶的直接離心。

        Multifuge X1 Pro用H-Flex 1兼容樣品的種類與eppendorf的A-4-62轉(zhuǎn)頭基本一致。

二、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機(jī)與其他同等機(jī)型轉(zhuǎn)頭技術(shù)性能對比

        我們以Multifuge X1R Pro / Sorvall ST1R Plus臺式多功能低溫高速離心機(jī)、艾本德5804R臺式多用途高速冷凍離心機(jī)和Sigma 3?18KS臺式高速冷凍離心機(jī)三個德系產(chǎn)品為目標(biāo)，對所配屬轉(zhuǎn)頭分別加以考察。

表2 臺式多功能低溫高速離心機(jī)轉(zhuǎn)頭列表

品牌型號	Multifuge X1R Pro Sorvall ST1R Plus	eppendorf 5804R	Sigma 3?18KS
2021年主機(jī)定價	約8.5萬元	約12萬元	約14.5萬元
外形尺寸(W×D)	625×660mm?	550×634??mm?	630×600?mm?
產(chǎn)品外觀
Fixed-Angle Rotors
PCR-Strip Rotor	NA	F-45-48-PCR 6×8 PCR-Strip 12000 rpm/15294xg	12115 12×8-Strip 16400rpm/29468xg
1.5/2.0mL Rotor	NA	NA	24×2.2/1.5mL (12154H) hermetic lid 18000rpm/29703xg
	NA	F-45-30-11 30×1.5/2.0mL 14000rpm/20817xg	30×2.2/1.5mL (12131) hermetic lid 16400rpm/30030xg
	NA	NA	48×2.2/1.5mL (12349) hermetic lid 15000rpm/25155xg
1.5/2mL Biosafety Rotor	Fiberlite F21-48x2 15200rpm/25055xg Aerosol-tight	NA	NA
	Microliter 48x2 15200rpm/35314xg Aerosol-tight	FA-45-48-11 48×1.5/2.0mL 13000rpm/19083xg Aerosol-tight	NA
	MicroClick 30x2 14000 rpm/21693xg Aerosol-tight, Auto-lock	FA-45-30-11 30×1.5/2.0mL 14000rpm/20817xg Aerosol-tight	NA
	Microliter 30x2 15200rpm/25830xg Aerosol-tight	NA	NA
5mL Biosafe Rotor	MicroClick 18×5 Rotor 15000rpm/24652xg Aerosol-tight, Auto-lock	FA-45-20-17 20×5.0mL 13100rpm/20913xg Aerosol-tight, Quick-Lock lid	12182 12×5mL conical 17500rpm/28761xg Biosafe lid
15mL Conical Rotor	CLINIConic 30×15mL 5650rpm/4997xg	F-35-48-17 40?×15mL Conical 5500rpm/5005xg	12×15mL conical (12311) 13500rpm/20172xg Biosafe lid
50mL Conical Rotor	Fiberlite F13-14x50cy 14×50mL 10000rpm/17105xg Aerosol-tight	FA-45-6-30 6×50mL conical 11000rpm/16639xg Aerosol-tight, Quick-Lock lid	NA
	FiberliteF15-8x50cy 8×50mL 14500rpm/24446xg Aerosol-tight	NA	12310 6×50mL conical 14500rpm/22096xg Biosafe lid
	8×50mL conical 6700rpm/7177xg Aerosol-tight	NA	NA
10mL Round-Bottom Rotor	NA	NA	10×10mL (12111) 18000rpm/27530xg
	NA	NA	20×10mL (12157) 10000rpm/10960xg
30mL Round-Bottom Rotor	NA	NA	6×30mL (12158H) 18000rpm/28616xg
50mL Round-Bottom Rotor	NA	NA	6×50mL (12150) 14600rpm/20018xg
	NA	NA	8×50mL (12156) 13800rpm/20440xg
100mL Round-Bottom Rotor	Fiberlite F15-6x100y 6×100mL 15000rpm/24652xg Aerosol-tight	NA	NA
	NA	NA	12155 4×94mL 14500rpm/21390xg
	Fiberlite F10-6x100 LEX 6×100mL 10500rpm/15038xg Aerosol-tight	F-34-6-38 6×85mL 11000rpm/15557xg	12159 6×94mL 11400rpm/14239xg
Microplate Rotor
Microtiter Plate Rotor	M20 2×3 MTP (56mm) 4400rpm/2272xg Aerosol-tight, Auto-lock	NA	11222 2×3 MTP (56mm) 3000rpm/1218xg
Deep-Well Plate Rotor	NA	A-2-DWP 2×2 deepwell plate OR 2×5MTP(89mm) 3700rpm/2250xg	MTP rotors (11241) 2×4 MTP (56mm) 4700rpm/3285xg Biosafe cap
Swinging Bucket Rotor
High-throughput   Rotor	TX-400  4×400mL 5000rpm/4696xg Aerosol-tight, Auto-lock	S-4-72  4×250mL 4200rpm/3234xg	11180  4×400mL 4700rpm/4248xg biosafe closure
Low-throughput   Rotor	TX-200 4×180mL 5500rpm/5580xg Aerosol-tight, Auto-lock	A-4-44  4?×?100mL 5000rpm/4500xg Aerosol-tight	11133  4×200mL 5500rpm/5242xg
	BIOShield 720 4×180mL 6300rpm/7188xg Aerosol-tight, Auto-lock	NA	NA
Multi-Purpose   Rotor	H-Flex 1 2×MTP/16×50mL Conical 4700rpm/4297xg	NA	NA
Special Swing-Out Rotor
Spin-Column Rotor	NA	NA	11135 24×2mL 14000rpm/16215xg
Drum Rotor	NA	T-60-11 60?×?1.5/2.0mL 14000rpm/16435xg	11136 60×?1.5/2.0mL 14500rpm/16454xg

2.1 sigma 3-18KS臺式高速冷凍離心機(jī)性能分析

        sigma 3-18KS配屬的20種轉(zhuǎn)頭中，微孔板轉(zhuǎn)頭、水平轉(zhuǎn)頭和特殊轉(zhuǎn)頭各2種，其他14種為清一色的角轉(zhuǎn)頭。

        角轉(zhuǎn)頭單管容量覆蓋從0.2mL至100mL范圍。其中，10×10mL、6×30mL、6×50mL圓底管、12×15mL錐形管和6×50mL錐形管高速角轉(zhuǎn)頭，最大相對離心力超過20000xg。對于中等容積樣品12000xg以上的高速具有特殊應(yīng)用價值。尤其是50mL圓底管/錐形管轉(zhuǎn)頭離心力指標(biāo)，令大多數(shù)臺式高速離心機(jī)望塵莫及、相形見絀。這正式Sigma 3-18KS的特色。

        轉(zhuǎn)頭生物安全防護(hù)性能方面，12×5mL conical (12182)、12×15mL conical (12311)和6×50mL conical (12310)三個角轉(zhuǎn)頭取得CAMR的BS認(rèn)證，1.5/2.0mL角轉(zhuǎn)頭、5mL采血管/15mL錐形管/50錐形管離心水平轉(zhuǎn)頭和微孔板轉(zhuǎn)頭均無BS認(rèn)證，難以構(gòu)建起有效的實(shí)驗(yàn)室離心生物安全風(fēng)險防護(hù)鏈。

        轉(zhuǎn)頭安裝后的識別與設(shè)定、轉(zhuǎn)頭裝卸操作簡便化和多功能水平轉(zhuǎn)頭開發(fā)等技術(shù)革新方面，依然處于空白狀態(tài)。

2.2 eppendorf 5804R臺式多用途冷凍離心機(jī)性能分析

        5804R離心機(jī)轉(zhuǎn)頭類型齊全，技術(shù)規(guī)格和工作參數(shù)實(shí)用，操作簡便化，反映了實(shí)驗(yàn)工作新要求。一個屏幕、三個指示燈和9個按鍵組成的操作界面，總攬運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、工作狀態(tài)監(jiān)控等常規(guī)離心所需全要素。

        高速離心時，轉(zhuǎn)頭從啟動到達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速至少需10-15秒時間。通常，轉(zhuǎn)頭容量越大，啟動加速(acceleration)、離心結(jié)束剎車過程（deceleration）耗時越長。如把轉(zhuǎn)頭加速時間都算作離心時間，不同機(jī)型、不同轉(zhuǎn)頭、不同批次樣品離心分離效果存在較大誤差。而多數(shù)同類離心機(jī)的離心計(jì)時起點(diǎn)正是操作者按下Start/Run啟動鍵這一刻。eppendorf 5804R系統(tǒng)At set rpm 控制功能，是從離心機(jī)轉(zhuǎn)頭達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速(rpm) 或相對離心力(rcf) 值的95%時才開始計(jì)時。這樣“取其精華去其糟粕”，自動剔除啟動階段轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值95%的部分時間，確保離心效果一致。

        在轉(zhuǎn)頭預(yù)冷進(jìn)程，temp鍵設(shè)定溫度后，fast temp鍵自動執(zhí)行轉(zhuǎn)頭優(yōu)化的快速制冷程序（轉(zhuǎn)頭預(yù)冷時最優(yōu)轉(zhuǎn)速），以最快效率完成離心腔及轉(zhuǎn)頭預(yù)冷。

        eppendorf離心機(jī)轉(zhuǎn)頭的防生物污染功能（Aerosol-tight）、轉(zhuǎn)頭易開蓋設(shè)計(jì)（Quick-Lock lid）可圈可點(diǎn)。轉(zhuǎn)頭F-34-6-38（6×85mL, 11000rpm/15557xg）和FA-45-6-30（6×50mL conical, 11000rpm/16639xg），妥妥達(dá)到12000g的核酸提純離心力要求。

        A-2-DWP工作板轉(zhuǎn)子（2×2 deepwell plate, 3700rpm/2250xg）可容納多孔板總厚度達(dá)89mm，完美兼容各類 MTP微孔板、PCR板、細(xì)胞培養(yǎng)板和深孔板。

        中等通量水平轉(zhuǎn)頭S-4-72可一次離心4×250mL離心瓶、16×50mL錐形管、32×15mL錐形管等。還提供了專供8×15mL帶裙邊自立錐形管離心用的適配器。

2.3 Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus臺式多功能低溫高速離心機(jī)性能分析

        Multifuge X1R Pro/Sorvall ST1R Plus引入觸摸屏智能操作控制和運(yùn)用一系列轉(zhuǎn)頭便利化操作技術(shù)，固然值得大書特書。然其所屬的幾個轉(zhuǎn)頭更應(yīng)關(guān)注。

        Fiberlite F15-6x100y角轉(zhuǎn)頭，最大離心通量6×100mL、最大離心力24652g，足以與sigma 3-18KS、Sigma 3-30KS、Beckman Allegra 64R相提并論。添加相應(yīng)適配器后勝任6×50mL圓底/尖底管，6×15mL尖底管等容量高速離心，用于如細(xì)胞器分離、密度梯度離心、大量質(zhì)粒提取純、蛋白硫酸銨沉淀、蛋白脫鹽濃縮純化等對離心力高要求實(shí)驗(yàn)。

        50mL錐形管高速處理，最高轉(zhuǎn)速14500rpm（RCF 24446g）的FiberliteF15-8x50cy的轉(zhuǎn)頭綽綽有余。對于12000g離心力左右的離心，高通量Fiberlite F13-14x50cy轉(zhuǎn)頭（10000rpm/17105xg），一次解決14個50mL錐形管，將極大提高工作效率。

        長時間低溫大離心力下工作，對離心管是巨大挑戰(zhàn)。離心管上部突出于離心孔的部分，因缺少轉(zhuǎn)頭有力支撐，容易出現(xiàn)變型、管蓋脫落和甚至碎裂的現(xiàn)象。Fiberlite冠名碳纖維材質(zhì)角轉(zhuǎn)頭，每個離心孔都針對錐形管外形優(yōu)化設(shè)計(jì)，對離心管和管蓋都可提供貼切保護(hù)與支撐，可有效防范離心管損毀風(fēng)險。

        Fiberlite轉(zhuǎn)頭質(zhì)量輕便，不僅使轉(zhuǎn)頭啟動、剎車迅捷。轉(zhuǎn)頭采用push-button式Auto-lock鎖定，轉(zhuǎn)頭蓋上Speed handle設(shè)計(jì)，使繁瑣的轉(zhuǎn)頭裝卸和轉(zhuǎn)頭蓋啟閉變得輕松簡便。

        此外別忘了，這幾個轉(zhuǎn)頭還自帶生物安全防護(hù)功能！

三、小結(jié)

        對比顯示，Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus臺式多功能離心機(jī)，機(jī)身尺寸與Sigma 3-18KS接近，正面寬度比5804R略大。大一點(diǎn)優(yōu)勢是TX-400轉(zhuǎn)頭可配更大容量的吊籃，容下175-400mL各種離心瓶，16×50mL錐形管，36×15mL錐形管或76×7mL管，具備中等樣品通量處理能力。

        多功能H-Flex 1的配置，減少了轉(zhuǎn)頭的頻繁更換和儀器管理負(fù)擔(dān)。

        轉(zhuǎn)頭可靠的氣密性能，無論是應(yīng)付常規(guī)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)抑或生物安全風(fēng)險樣品離心，都輕而易舉。

        中等容量角轉(zhuǎn)頭離心力達(dá)20000g，是Qiagen Maxi plasmid DNA preps之類質(zhì)粒提取、大離心力樣品制備的理想解決方案。