Separación de partículas

Se puede utilizar un campo centrífugo para separar las partículas de una solución. Al usar una centrífuga, puede acelerar el proceso de sedimentación. La fuerza que separa cada célula del centro de rotación es muchas veces superior que el propio peso de la célula en el campo gravitacional normal de la tierra.

Separación por sedimentación

¿De qué manera se puede utilizar un campo centrífugo para separar las partículas de una mezcla, como por ejemplo, la sangre?

La sangre consta de plasma (que es una solución de agua y muchos otros compuestos) y varios tipos de partículas en suspensión, a saber: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Estas células son partículas biológicas bastante grandes: de hecho, lo suficientemente grandes para separarse del plasma si se evita la coagulación y la sangre queda reposando en el campo de 1 g de la gravedad de la tierra durante la noche. Al usar una centrífuga para generar un RFC de 1500 x g, podemos acelerar este proceso de sedimentación y separar las células del plasma en aproximadamente 10 minutos.

¿Por qué esto sucede tan rápido en un campo centrífugo?

Porque la fuerza que separa cada célula del centro de rotación es muchas veces superior que el propio peso de la célula en el campo gravitacional normal de la tierra: 1500 veces superior, en el ejemplo anterior.

No todas las células sedimentan a la misma velocidad: las grandes sedimentan más rápido que las pequeñas. Por lo tanto, un tipo de célula puede separarse de otra si existe una diferencia suficiente de tamaño y de velocidad de sedimentación.

Las plaquetas, por ejemplo, pueden separarse de los glóbulos rojos y blancos porque son mucho más pequeñas. Solo es necesario escoger la combinación correcta de fuerza centrífuga y tiempo. Si la sangre se centrifuga a 2900 x g durante solo 3 minutos, las plaquetas no tendrán tiempo para descender con las células más pesadas y podrán recolectarse del plasma superior con alto contenido de plaquetas.

El proceso descrito anteriormente produce “pellets” o sedimento de partículas en la parte inferior del tubo u otro envase. El líquido por encima del pellet se denomina sobrenadante. Como puede observar en la Figura 1, es posible recolectar una fracción bastante pura de las partículas más pequeñas del sobrenadante. Pero el pellet o las partículas más grandes siempre contendrán parte de las pequeñas que estaban cerca de la parte inferior del tubo antes de que comenzara la centrifugación. Al centrifugar a diferentes velocidades y por diferentes periodos, se pueden separar y recolectar las partículas de diferente tamaño de una mezcla. Este método se denomina centrifugación diferencial.

La densidad, otra propiedad física de las partículas o las células, también puede aprovecharse con el fin de realizar las separaciones. Al aplicar la fuerza centrífuga, podemos separar las partículas con una pequeña diferencia en la densidad. Solo es necesario ajustar la densidad del líquido en el cual se sedimentarán para que las partículas de cierta densidad floten y las partículas de más densidad se hundan.

Separaciones por densidad

Existe otra propiedad física de las partículas o células que también puede aprovecharse con el fin de realizar las separaciones: la densidad. Piense en una manzana y en una roca que tienen exactamente el mismo tamaño y la misma forma. Una roca es un material mucho más compacto que una manzana; por lo tanto, se hunde en el agua, mientras que la manzana flota. Posee más masa por unidad de volumen, lo cual es otra manera de decir que su densidad es mayor. La densidad se expresa comúnmente como gramos por mililitro (g/ml); el agua posee una densidad de 1 g/ml. Al aplicar la fuerza centrífuga, podemos separar las partículas con una pequeña diferencia en la densidad. Solo es necesario ajustar la densidad del líquido en el cual se sedimentarán para que las partículas de cierta densidad floten y las partículas de más densidad se hundan.

Este método a menudo se utiliza para separar los linfocitos, un tipo de glóbulo blanco que es tan similar en tamaño a tantas otras células sanguíneas que no puede separarse por los métodos de sedimentación comunes. Sin embargo, su densidad es menor que la de otras células. Si se coloca una capa de muestra de sangre sobre un líquido que posee una densidad de 1,077 g/ml y luego se centrifuga, los linfocitos formarán una banda flotante, perfectamente separada de la mayoría del resto de glóbulos blancos y rojos que, al tener una densidad mayor que 1,077 g/ml, sedimentarán en el fondo del tubo. El plasma y las plaquetas, los menos densos de todos, flotarán en la parte superior como se ilustra en la figura de la derecha.

La imagen muestra una separación por densidad de los linfocitos. Se muestran los tubos antes y después de la centrifugación.