冷冻浓缩仪原理

真空冷冻离心浓缩仪是一款常用于化学分离和纯化技术应用的实验室设备；该技术可通过将化学物质置于离心管中，利用离心力可将混合物中的各种化学物质分离开来，提高纯度。冷冻型的设备则是利用低温环境和真空状态可使化学物质在离心管中迅速冷冻、快速蒸发，从而提高实验的操作应用效率。本篇文章将深入探讨这款低温冷冻型离心浓缩设备的原理应用。　　　　　　冷冻真空离心浓缩仪利用离心和真空技术可将化学混合物中的化合物迅速分离，从而达到对样品的纯化和浓缩目的；该设备被广泛应用于分析化学、医药、生物学等行业领域。冷冻型的实验设备相比较于其他款，它是利用低温环境和真空状态分离化学物质，并将它们冷冻起来以提高实验效率。　　在使用冷冻真空浓缩设备时，需要先将样品置于离心管中，塞进盖子中央的叶轮上，接着运转机器，对离心管内的化合物进行旋转，在加入真空度后，通过减压和外部加热的方式来提高该系统内的温度以及气体流通性；随后可将化合物冷冻蒸发出来，达到样品的浓缩效果。　　　　真空冷冻离心浓缩仪是一款常用于制备RNA和DNA等高浓度浓缩样品的实验设备，该设备使用温度较低功率较少的真空泵和离心机器，可有效提高了实验对样品的纯度和浓缩效率；实验设备基于不同的原理应用，旨在提高化学物质的纯度；而冷冻型真空离心浓缩仪则比其他设备的应用更为高效。

“浓缩”作为大部分生物实验中的必备环节，对提高样本浓度和结果分析的准确度起到了重要作用，随着科学技术的发展，低温、离心技术与浓缩技术进行了融合，并逐渐走向成熟。最初，国内主要依赖进口设备，直到2018年，北京吉艾姆仪器有限公司（以下简称“吉艾姆”）推出了性能可媲美国外产品的冷冻离心浓缩仪CV600，该款仪器的推出填补了该领域国产仪器的空白。近日，仪器信息网走进吉艾姆，与总经理齐建志进行了面对面交流。吉艾姆总经理齐建志吉艾姆成立于2017年，以真空浓缩解决方案为核心，是一家集研发、制造、销售服务为一体的综合性科技企业，公司在北京、上海、武汉、广州、深圳等8所城市均设有办事处，服务客户超过2000家。如今，吉艾姆已经成为了中南高科产业园认定的“5S标杆企业”（Seiri整理、Seiton整顿、Seiso清扫、Seiketsu清洁和Shitsuke素养），整个生产流程都可按照5S标准溯源。齐建志表示：“我们是国内唯一一家专业做离心浓缩产品的企业，当前主要在做国产替代，并且已经抢占了一部分进口品牌的市场份额，许多科研平台的真空浓缩仪基本上用的都是我们的产品。目前，我们在国内的市场份额已经成为了国产Top1。”“5S标杆企业”荣誉展示吉艾姆部分合作伙伴展示据悉，冷冻离心浓缩仪CV600是吉艾姆早期推出的仪器型号，这款产品不仅在当时填补了国产冷冻浓缩仪的空白，更是将冷冻浓缩设备的价格从40多万元拉到了20万元以下。“虽然这款产品是在2018年推出的，但时至今日，我们家的冷冻浓缩仪依然是市场主流产品。”据齐建志介绍，这款产品当前主推蛋白质组学、代谢组学方向。冷冻离心浓缩仪CV600经过两年多的研发，Auto R1、Auto R1-Plus、Auto R3等Auto系列产品相继问世。Auto 系列采用新型电磁驱动系统，具有大扭矩、低震动、耐腐蚀的特性。值得一提的是，Auto D2可以一次性放置16块酶标板，“这也很大程度满足了药明康德、康龙化成等CRO公司对大批量药筛的要求。”齐建志说，“这个系列的产品目前十分畅销，并且远销海外，用过我们产品的用户对我们都很认可，可以说，只要用过了吉艾姆，基本不会再选择别的品牌。”吉艾姆Auto系列在齐建志的带领下，我们走到了MC系列的展区。他把这个系列定位为“经济型”。在保证产品品质的基础上，吉艾姆专门针对那些经费有限的科研人员推出了MC系列，与其他品牌的产品相比，在仪器体积大小相同的情况下，MC系列产品可以凭借“转子叠加”直接将样本量提升2-3倍。“对于该系列中最小的一款产品MC-1来说，宽度虽然只有28厘米，但它一次实验的样本量最大可以达到132个。”齐建志举例道。这在保证了高通量的同时也在很大程度上满足了实验室对仪器小型化的要求。据悉，吉艾姆最新推出的MC-8一体式冷冻离心浓缩仪在保留了高通量的基础上还将冷阱内嵌到了离心浓缩仪的腔体内，“这也是整个行业里体积最小的一款腔体内自带冷阱的冷冻型浓缩仪。”齐建志骄傲地说。吉艾姆MC系列此外，齐建志还为我们介绍了高效低温冷阱和超低温冷阱。部分冷阱展示（左：JM50-Plus，右：JM60-Plus）至此，吉艾姆在离心浓缩领域已经拥有了“技术突破”型、“海外销售”型、“经济适用”型三个系列主流产品，并围绕离心浓缩仪的核心零部件进行了自主研发，例如真空泵、冷阱等。谈及当前科学仪器的发展趋势，齐建志表示，随着自动化趋势加速发展，不少实验室正在打造自动化、智慧化实验室。“在这个过程中，‘浓缩’环节自动化却是一个大难点，因为在浓缩这一步常用的就是旋转蒸发仪，但旋转蒸发仪需要手动，很难将旋转蒸发仪与机械臂协同起来。”为解决这一难点，吉艾姆自研了可集成到当前的许多设备中的自动化离心浓缩仪，成功地进军了自动化领域。接下来，吉艾姆的产品线将会延伸到何处呢？让我们一起期待一下吧！

浓缩多肽与蛋白质你会是“旋转蒸发党”还是“冷冻干燥党”呢？多肽与蛋白质应用”多肽和蛋白质是自然界中四种基本分类的大分子之一。人们经常研究它们作为潜在的治疗药物。在合成蛋白质后，分离蛋白质是一个关键步骤。为了确保高效的分离步骤，了解两种常用干燥技术——旋转蒸发和冷冻干燥之间的差异非常重要。蛋白质在几乎所有细胞的基本过程中起着重要作用，其中大部分信息都被编码在核酸中，并由蛋白质控制。蛋白质由称为氨基酸的组成单元构成。在溶液中，蛋白质形成高度有序的三维结构，这与它们的生物功能密切相关。肽是蛋白质的较小版本，因为它们包含较少的氨基酸。尽管肽的三维结构比蛋白质的结构简单，但其生物重要性并不少于蛋白质。蛋白质和多肽在身体中负责各种生命必需功能和过程的重要分子，包括信号转导、心率调节、食物摄入和生长。它们在生物医学、生物技术、生物工程、药物发现、药物传递、化妆品和营养等领域中也被广泛应用。例如胰岛素或阿斯巴甜等分子是蛋白质和多肽在药物和食品应用中被使用的众所周知的例子。在药物开发中，蛋白质和多肽通常被认为是对抗各种疾病的有吸引力的治疗药物。在生物医学或生物化学研究中，这些生物分子可以用作定量研究的参考物质、细胞培养的生长因子和细胞因子、生化分析中的活性酶、分子移动的载体蛋白质、阻断通路的抑制剂或与抗体配对使用的抗原。通过化学合成、利用重组微生物或无细胞表达系统进行制造，以及通过从其自然环境中提取，可以实现蛋白质和多肽的制造。最适合的制造策略在很大程度上取决于所需分子的大小和化学特性。1多肽与蛋白类样品的常见浓缩法制作多肽或蛋白质需要进一步处理以达到高纯度，进行下游分析。处理步骤包括纯化、浓缩和制剂，如下图所示：浓缩步骤可以通过几种技术来完成，如喷雾干燥、旋转蒸发、并行蒸发和冻干。在这篇文章中，我们将重点介绍旋转蒸发和冻干这两种技术，并以 R-300 旋转蒸发仪和 L-200 冷冻干燥机为例，对比二者的区别，找出最合适多肽和蛋白质的浓缩方法。旋转蒸发仪自从 50 年代末期，旋转蒸发仪就被广泛应用于实验室中，它是一种已知、可靠且坚固的技术。步琦作为其发明者，一直致力于开发最高质量和最强性能的旋转蒸发仪。旋转蒸发的过程是溶剂的减压蒸发，然后溶剂蒸汽再冷凝回液体。R-300 旋转蒸发仪加热温度室温 -220℃水浴锅大小5L旋转速度10-280 rpm标准冷凝器面积1500 cm² 升降方式电动升降支持泡沫传感器/自动蒸馏传感器/蒸汽传感器支持7种不同冷凝器支持开源型 API，能接入第三方控制设备冷冻干燥冷冻干燥，又称为冻干，是一种最温和的干燥方法。冷冻干燥的原理基于物质直接从固态转变为气态的过程，称为升华。首先，将产品冷冻，然后在降低的压力环境中通过升华进行干燥。低压使冻结溶剂直接转变为蒸汽。在大多数冷冻干燥应用中，从产品中去除的溶剂是水。但是，其他溶剂如乙腈在一定程度上也可以使用。L-200 冷冻干燥机制冷能力≥ 6公斤/24 小时冷阱温度-55 摄氏度制冷面积1410 cm² 抽真空时间（至0.1mbar） ≤ 10 分钟系统最低真空度≤ 30 微米汞柱模块化干燥室，丙烯酸室/阻塞装置/加热隔板/多歧管自由组合支持 Infinite-Control TM 可远程监视样品状态2对比旋转蒸发仪和冷冻干燥机的关键参数旋转蒸发和冷冻干燥之间的主要参数区别：_旋转蒸发仪冷冻干燥机可以达到的最小压力最小可达5 mabr最小可达 0.03 mbar温度范围通常为 40-60℃室温应用范围干燥或浓缩干燥样品准备无需需预冻旋转蒸发仪蒸发不同溶剂的速度：_常压下溶剂的沸点（℃）蒸发速率（L/h）水1000.75甲醇64.71.8乙醇78.371.8* 蒸发速度测得条件：水浴锅60℃，冷却温度20℃，1L蒸发瓶，转速280 rpm通过上述的对比，再结合常见的处理步骤，我们很容易能找到合适我们多肽或蛋白质样品的浓缩方法。处理时间：旋转蒸发仪在浓缩和干燥时间上有非常明显的优势，常规实验量的反应液（1L以内），在旋转蒸发仪上可以在1小时以内处理完毕。除此之外，旋转蒸发仪免去了冷冻干燥的预冻步骤，可直接上机处理，这进一步加快了处理效率。应用范围：相对于旋转蒸发仪，冷冻干燥机在应用面上会显得狭窄很多。但其干燥样品的程度，特别是针对含水量较高的样品，冷冻干燥具有绝对的优势，这有助于后续的处理。因此在针对多肽和蛋白类化合物时，我们可以根据不同的步骤采取多种干燥手段。在纯化分离前，往往有大量的液体样品需要浓缩，才能保证样品不在分离柱内扩散，获得较好的峰型，这时我们可以采用旋转蒸发仪来处理。而在纯化分离完毕后，我们会获得高纯度的少量液体样品，此时我们就可以采用冷冻干燥来处理。温度范围：温度条件对于多肽和蛋白质类的样品至关重要，很多此类样品无法承受过多的热应力。针对这类样品，冷冻干燥机是最适合的选择，其室温的处理条件可以完全杜绝样品变性或分解的可能性。我们可以通过下图来查看最合适您的多肽和蛋白样品的浓缩方式：3多肽与蛋白浓缩的小贴士01旋转蒸发仪小贴士样品起泡：蛋白类样品在蒸发过程中极易起泡，为了避免样品暴沸，我们可以采用防暴沸传感器或者E型冷凝器。步琦 R-300 E 型冷凝器：▲R-300 E 型冷凝器E型冷凝器在冷凝器前连接了一个缓冲空腔，可以有效避免样品暴沸进入蒸发瓶内。干燥样品：在干燥样品的过程中，样品容易附着在蒸发烧瓶上，特别是蛋白类的粘性样品。为了防止这种情况发生，可以使用干燥型蒸发烧瓶。干燥蒸发烧瓶上有凸起的部分，可以减少粉末在玻璃壁上的堆积，配合 R-300 的正反转干燥模式，可以进一步避免样品凝结。▲图示：干燥型蒸发瓶02冷冻干燥机小贴士样品表面积：多肽和蛋白质的干燥速率通常取决于表面积与样品体积之比。表面积越大，样品干燥越快，因为更多的水分子可以离开基质。为了增加样品在预冻过程中的比表面积，建议使用 R-300 的杜瓦罐套件，可同时实现高效预冻和高比表面积。▲R-300 杜瓦罐套件▲经过杜瓦罐套件干燥的样品（左）具有更大的比表面积4结论相信通过以上介绍，您已经找到了最适合自己蛋白或多肽样品的浓缩与干燥的方法。如果您希望进一步为自己的应用定制一套解决方案，欢迎通过下面的联系方式咨询我们的产品专家，也可以关注我们的公众号，了解更多蛋白与多肽样品的相关信息。