Separação de Partículas

Um campo centrífugo pode ser usado para separar partículas em uma solução. Usando uma centrífuga, você pode acelerar o processo de sedimentação. A força que move cada célula longe do centro de rotação é muitas vezes maior do que o próprio peso da célula no campo gravitacional normal da Terra.

Separação por sedimentação

Como um campo centrífugo pode ser usado para separar partículas de uma mistura de sangue, por exemplo?

O sangue consiste em plasma (que é uma solução de água e muitos outros compostos) e vários tipos de partículas em suspensão: hemácias, leucócitos e plaquetas. Estas células são grandes o bastante para partículas biológicas - grandes o suficiente, na verdade, para se estabelecerem fora do plasma, se a coagulação for evitada e o sangue for deixado parado no campo 1-g de gravidade da Terra durante a noite. Usando uma centrífuga para gerar um RCF de 1500 x g, podemos acelerar este processo de sedimentação e separar as células do plasma em aproximadamente 10 minutos.

Por que isso acontece tão rapidamente em um campo centrífugo? Porque a força que move cada célula longe do centro de rotação é muitas vezes maior que o próprio peso da célula no campo gravitacional normal da Terra - 1500 vezes maior, no exemplo acima.

Nem todas as células sedimentam-se na mesma proporção: as grandes sedimentam-se mais rapidamente do que as pequenas. Assim, um tipo de célula pode ser separado de outro se houver uma diferença suficiente no tamanho e na taxa de sedimentação.

As plaquetas, por exemplo, podem ser separadas das hemácias e dos leucócitos porque são muito menores. Só é necessário escolher a combinação certa de força centrífuga e de tempo. Se o sangue for centrifugado a 2900 x g por apenas 3 minutos, as plaquetas não terão tempo de mover-se para baixo com as células mais pesadas e podem ser coletadas a partir da superfície do plasma rico em plaquetas.

O processo que acabamos de descrever produz um grânulo ou sedimento de partículas no fundo do tubo ou outro recipiente. O líquido acima do grânulo é chamado de sobrenadante. Como pode ver na Figura 1, é possível recolher uma fração bastante pura das partículas menores do sobrenadante. Mas o pellet, ou os maiores irão sempre conter alguns dos menores, que estavam perto do fundo do tubo antes da centrifugação ter iniciado. Por centrifugação a várias velocidades e tempos, partículas de tamanho diferente podem ser separadas e recolhidas a partir de uma mistura. Este método é denominado centrifugação diferencial.

A densidade, outra propriedade física de partículas ou células, também pode ser explorada com o propósito de fazer separações. Através da aplicação de força centrífuga, podemos separar partículas com uma pequena diferença de densidade. É apenas necessário ajustar a densidade do líquido em que elas serão sedimentadas de modo que as partículas de uma densidade flutuarão e as partículas que são mais densas afundarão.

Separações de densidade

Há outra propriedade física de partículas ou células, que também pode ser explorada com a finalidade de fazer separações: densidade. Considere uma maçã, e uma pedra do mesmo tamanho e forma. A pedra é um material muito mais compacto do que uma maçã, assim sendo, ela afunda na água enquanto que uma maçã flutua. A pedra tem mais massa por unidade de volume, que é outra maneira de dizer que sua densidade é maior. A densidade é normalmente expressa em gramas por mililitro (g/mL); a água tem uma densidade de 1 g/mL. Através da aplicação de força centrífuga, podemos separar partículas com uma pequena diferença de densidade. É apenas necessário ajustar a densidade do líquido em que elas serão sedimentadas de modo que as partículas de uma densidade flutuarão, e as partículas que são mais densas afundarão.

Este método é frequentemente utilizado para separar linfócitos, um tipo de leucócitos, que são tão semelhantes em tamanho a muitas outras células sanguíneas que não podem ser separados por métodos de sedimentação comuns. No entanto, a sua densidade é menor do que as de outras células. Se uma amostra de sangue for colocada em camadas sobre um líquido que tem uma densidade de 1,077 g/mL e depois for centrifugada, os linfócitos formarão uma banda flutuante, bem separados da maioria dos outros leucócitos e hemácias que, sendo mais densos do que 1,077 g/mL, sedimentam-se para o fundo do tubo. O plasma e as plaquetas, os menos densos de todos, flutuam para a superfície, como ilustrado na figura à direita.

A imagem mostra uma separação de densidade de linfócitos. Os tubos são mostrados antes e depois da centrifugação