¿Qué es la centrifugación de discos?

¿Qué es la centrifugación de discos?

La centrifugación de discos es una técnica ampliamente utilizada en diversos campos científicos para separar partículas o moléculas en función de su tamaño, densidad y forma. Implica el uso de una centrífuga, un potente dispositivo que aplica fuerza centrífuga para acelerar la sedimentación de sustancias. Al aprovechar las diferentes velocidades de sedimentación de los diferentes componentes, la centrifugación de discos permite a los investigadores aislar y purificar sustancias específicas a partir de mezclas complejas.

El principio de la centrifugación de discos

La centrifugación de discos funciona según el principio de centrifugación en gradiente de densidad. Esta técnica aprovecha las diferencias de densidad entre las partículas y la solución del medio circundante. La muestra se coloca en capas sobre un medio de gradiente de densidad dentro de un tubo especialmente diseñado, comúnmente conocido como tubo centrífugo o tubo centrífugo. Cuando se someten a fuerzas centrífugas elevadas, las partículas migran a través del gradiente de densidad hasta alcanzar su punto de equilibrio, donde ya no experimentan ninguna fuerza neta.

La velocidad de sedimentación de las partículas está determinada por su tamaño, forma y densidad. Las partículas más pesadas y más grandes se sedimentan más rápido, mientras que las partículas más ligeras y más pequeñas se sedimentan más lentamente. Esta sedimentación diferencial permite la separación de varios componentes de la muestra, y cada uno de ellos se asienta en una posición específica dentro del gradiente de densidad.

Los diferentes tipos de centrifugación de discos

La centrifugación de discos abarca varias técnicas, cada una diseñada para adaptarse a diferentes propósitos y aplicaciones de investigación. Aquí, exploramos cinco tipos comunes de centrifugación de discos:

1. Centrifugación diferencial

La centrifugación diferencial es la forma más simple y más comúnmente utilizada de centrifugación de discos. Implica pasos de centrifugación secuenciales a velocidades crecientes para separar partículas en función de su tamaño y densidad. Inicialmente, la muestra se hace girar a baja velocidad para sedimentar las partículas más grandes y pesadas, mientras que las partículas más pequeñas y ligeras permanecen en el sobrenadante. El sobrenadante se recoge y se centrifuga a mayor velocidad para sedimentar partículas más pequeñas, y así sucesivamente.

Con cada paso de centrifugación, se separa una fracción más específica de partículas, lo que permite el aislamiento y la purificación de diferentes componentes dentro de la muestra. Esta técnica es especialmente útil para estudiar orgánulos celulares, como mitocondrias, núcleos y lisosomas, así como para separar diversos microorganismos.

2. Centrifugación isopícnica

La centrifugación isopícnica, también conocida como centrifugación en gradiente de densidad de equilibrio, se utiliza para separar partículas en función de su densidad de flotación. En esta técnica, la muestra se somete a centrifugación en un medio con gradiente de densidad, normalmente una solución con un gradiente de densidad continuo. El gradiente de densidad se puede crear utilizando diversas sustancias, como sacarosa, cloruro de cesio o yodixanol.

Durante la centrifugación, las partículas se mueven a través del gradiente de densidad hasta alcanzar su punto de equilibrio, es decir, la posición en la que tienen la misma densidad que el medio circundante. En equilibrio, las partículas permanecen suspendidas en el gradiente de densidad sin sedimentarse más. Esta técnica es particularmente útil para análisis de composición, aislamiento de macromoléculas, separación de componentes subcelulares y determinación de la densidad de flotación de partículas.

3. Centrifugación zonal de velocidad

La centrifugación zonal es una técnica de centrifugación que se utiliza para separar partículas en función de su coeficiente de sedimentación. Implica el uso de un medio con gradiente de densidad, como sacarosa o cloruro de cesio, y la muestra se coloca sobre este gradiente. La velocidad y la duración de la centrifugación se controlan cuidadosamente para garantizar la separación y recogida de partículas específicas del gradiente.

Durante la centrifugación, las partículas sedimentan a diferentes velocidades a través del gradiente de densidad según su tamaño, forma y densidad. En consecuencia, diferentes partículas forman bandas distintas en posiciones específicas a lo largo del gradiente. Al recolectar las diferentes bandas, los investigadores pueden aislar y estudiar partículas de interés específicas. La centrifugación zonal se utiliza ampliamente en la purificación de proteínas, la separación de fragmentos de ADN y el aislamiento de virus.

4. Centrifugación preparativa

La centrifugación preparativa es una técnica utilizada a mayor escala que la centrifugación analítica para el procesamiento por lotes y el aislamiento de partículas objetivo. Implica la centrifugación de un gran volumen de muestra para obtener fracciones purificadas. Las técnicas de centrifugación preparativa incluyen la centrifugación diferencial y la centrifugación isopícnica, que están adaptadas para la separación a gran escala.

El proceso de purificación en la centrifugación preparativa puede ser un procedimiento de varios pasos, cada uno de los cuales tiene como objetivo enriquecer la fracción de muestra de interés. Se utiliza comúnmente en las industrias biotecnológica y farmacéutica para la producción a gran escala de proteínas, el aislamiento de componentes subcelulares y la purificación de virus para vacunas.

5. Centrifugación en gradiente de densidad

La centrifugación en gradiente de densidad implica el uso de un medio con gradiente de densidad para separar partículas según su tamaño, forma y afinidad por el medio. La muestra se coloca en capas sobre el gradiente de densidad y luego se somete a centrifugación. A medida que las partículas migran a través del gradiente de densidad, se separan en distintas bandas o zonas en diferentes posiciones.

Esta técnica es útil para separar partículas con densidades similares, como la separación de diferentes especies de ARN por sus respectivas longitudes de pares de bases. La centrifugación en gradiente de densidad también se emplea en la separación de lipoproteínas, partículas virales y componentes subcelulares.

En resumen

Las técnicas de centrifugación de disco, incluida la centrifugación diferencial, isopícnica, zonal, preparativa y de gradiente de densidad, han revolucionado la investigación en numerosas disciplinas científicas. Estas técnicas permiten a los científicos aislar, purificar y estudiar partículas o moléculas específicas en mezclas complejas. Al aprovechar las diferentes velocidades, densidades y gradientes de sedimentación, la centrifugación de discos desempeña un papel vital en el avance del conocimiento científico y facilitando descubrimientos importantes en diversos campos. Ya sea el estudio de componentes subcelulares, el aislamiento de proteínas o la purificación de partículas virales, la centrifugación de discos sigue siendo una herramienta invaluable para los investigadores de todo el mundo.