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賽默飛Multifuge X1R Pro和Sorvall ST1R Plus臺式多功能離心機性能述評
臺式多用途離心機選型雜談-2
2021年4月，包括Thermo Scientific Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus在內的賽默飛多款觸摸屏智能化多功能離心機(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臺式離心機的升級版。
表1 Thermo Scientific新舊版臺式多功能離心機型號對應表
Versions | 2021版 | 2009版 |
ventilated | Multifuge X1 Pro | Heraeus Multifuge X1 |
ventilated | Sorvall ST1 Plus | Sorvall ST16 |
ventilated | Megafuge ST1 Plus | Heraeus Megafuge 16 |
refrigerated | Heraeus Multifuge X1R | |
refrigerated | Sorvall ST16R | |
refrigerated | Megafuge ST1R Plus | Heraeus Megafuge 16R |
升級版硬件上的最顯著變化，一是順應人們使用智能手機習慣，用超大觸摸屏控制，將各種功能鍵以手機APP方式布局和管理。二是對轉頭庫進行了升級。
本文重點從轉頭種類、性能參數角度，通過與市面同類產品進行對比，認識Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus多功能離心機的性能特點。
一、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機轉頭種類的增加
Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機保留了09版轉頭創新技術，如Auto-Lock III 轉頭自鎖系統（無需使用轉頭拆卸工具，5秒鐘內徒手即可完成轉頭安裝及更換轉頭，方便不同離心任務轉換），MicrocLick轉頭蓋和ClickSeal生物安全密封蓋鎖定機制（無須旋蓋操作，單手可輕松實現轉頭蓋啟閉、密封）。此外，新增了2個功能轉頭。
首先是MicroClick 18x5錐形管轉頭。最早，該轉頭只適用于Thermo Scientific Sorvall ST8和 Megafuge 8系列小型多用途離心機（Multifuge X1R、Sorvall ST16R、Megafuge 16R多功能臺式離心機不適用）。在2021版主機中，該轉頭被引入，并且最高轉速由14000rpm升至15000rpm。特別適用于常規1.5mL初始樣品量無法滿足實驗要求而需采用5mL樣品高速處理的情形下使用，如大量細菌質粒提取、納米材料制備等。
再說H-Flex 1離心管酶標板通用水平轉頭。
常規水平轉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水平轉頭則不同。
H-Flex 1轉頭采用常規微孔板轉頭的H形對稱結構、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適配器，可一次進行2×4塊酶標板適配器、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。針對生物安全風險樣品，還可添加Click Seal生物安全密封蓋。H-Flex 1最高轉速4700rpm，最大RCF 4297g，帶Auto-lock自鎖功能。轉頭吊耳經特殊耐磨損處理，常規使用中無需涂抹潤滑脂，減少腔體污染，無需維護。
資料顯示，多功能水平轉頭始于eppendorf 5810系列多用途離心機的A-4-62，可單獨用于采血管、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，如美國Beckman Allegra X-12R、X-15R通用臺式高速冷凍離心機的SX4750，賽默飛Sorvall ST40R, Heraeus MultifugeX3R, Heraeus Megafuge 40R和SL40R大容量低溫離心機的TX-750，不僅可處理微孔板，還可用于細胞培養瓶的直接離心。
Multifuge X1 Pro用H-Flex 1兼容樣品的種類與eppendorf的A-4-62轉頭基本一致。
二、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus臺式多功能離心機與其他同等機型轉頭技術性能對比
我們以Multifuge X1R Pro / Sorvall ST1R Plus臺式多功能低溫高速離心機、艾本德5804R臺式多用途高速冷凍離心機和Sigma 3?18KS臺式高速冷凍離心機三個德系產品為目標，對所配屬轉頭分別加以考察。
表2 臺式多功能低溫高速離心機轉頭列表
品牌型號 | Multifuge X1R Pro Sorvall ST1R Plus | Sigma 3?18KS | |
2021年主機定價 | 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性能分析
sigma 3-18KS配屬的20種轉頭中，微孔板轉頭、水平轉頭和特殊轉頭各2種，其他14種為清一色的角轉頭。
角轉頭單管容量覆蓋從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用價值。尤其是50mL圓底管/錐形管轉頭離心力指標，令大多數臺式高速離心機望塵莫及、相形見絀。這正式Sigma 3-18KS的特色。
轉頭生物安全防護性能方面，12×5mL conical (12182)、12×15mL conical (12311)和6×50mL conical (12310)三個角轉頭取得CAMR的BS認證，1.5/2.0mL角轉頭、5mL采血管/15mL錐形管/50錐形管離心水平轉頭和微孔板轉頭均無BS認證，難以構建起有效的實驗室離心生物安全風險防護鏈。
轉頭安裝后的識別與設定、轉頭裝卸操作簡便化和多功能水平轉頭開發等技術革新方面，依然處于空白狀態。
2.2 eppendorf 5804R臺式多用途冷凍離心機性能分析
5804R離心機轉頭類型齊全，技術規格和工作參數實用，操作簡便化，反映了實驗工作新要求。一個屏幕、三個指示燈和9個按鍵組成的操作界面，總攬運行參數設定、工作狀態監控等常規離心所需全要素。
高速離心時，轉頭從啟動到達到設定轉速至少需10-15秒時間。通常，轉頭容量越大，啟動加速(acceleration)、離心結束剎車過程（deceleration）耗時越長。如把轉頭加速時間都算作離心時間，不同機型、不同轉頭、不同批次樣品離心分離效果存在較大誤差。而多數同類離心機的離心計時起點正是操作者按下Start/Run啟動鍵這一刻。eppendorf 5804R系統At set rpm 控制功能，是從離心機轉頭達到設定轉速(rpm) 或相對離心力(rcf) 值的95%時才開始計時。這樣“取其精華去其糟粕”，自動剔除啟動階段轉速低于設定值95%的部分時間，確保離心效果一致。
在轉頭預冷進程，temp鍵設定溫度后，fast temp鍵自動執行轉頭優化的快速制冷程序（轉頭預冷時最優轉速），以最快效率完成離心腔及轉頭預冷。
eppendorf離心機轉頭的防生物污染功能（Aerosol-tight）、轉頭易開蓋設計（Quick-Lock lid）可圈可點。轉頭F-34-6-38（6×85mL, 11000rpm/15557xg）和FA-45-6-30（6×50mL conical, 11000rpm/16639xg），妥妥達到12000g的核酸提純離心力要求。
A-2-DWP工作板轉子（2×2 deepwell plate, 3700rpm/2250xg）可容納多孔板總厚度達89mm，完美兼容各類 MTP微孔板、PCR板、細胞培養板和深孔板。
中等通量水平轉頭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性能分析
Multifuge X1R Pro/Sorvall ST1R Plus引入觸摸屏智能操作控制和運用一系列轉頭便利化操作技術，固然值得大書特書。然其所屬的幾個轉頭更應關注。
Fiberlite F15-6x100y角轉頭，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，用于如細胞器分離、密度梯度離心、大量質粒提取純、蛋白硫酸銨沉淀、蛋白脫鹽濃縮純化等對離心力高要求實驗。
50mL錐形管高速處理，最高轉速14500rpm（RCF 24446g）的FiberliteF15-8x50cy的轉頭綽綽有余。對于12000g離心力左右的離心，高通量Fiberlite F13-14x50cy轉頭（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。離心管上部突出于離心孔的部分，因缺少轉頭有力支撐，容易出現變型、管蓋脫落和甚至碎裂的現象。Fiberlite冠名碳纖維材質角轉頭，每個離心孔都針對錐形管外形優化設計，對離心管和管蓋都可提供貼切保護與支撐，可有效防范離心管損毀風險。
Fiberlite轉頭質量輕便，不僅使轉頭啟動、剎車迅捷。轉頭采用push-button式Auto-lock鎖定，轉頭蓋上Speed handle設計，使繁瑣的轉頭裝卸和轉頭蓋啟閉變得輕松簡便。
此外別忘了，這幾個轉頭還自帶生物安全防護功能！
三、小結
對比顯示，Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus臺式多功能離心機，機身尺寸與Sigma 3-18KS接近，正面寬度比5804R略大。大一點優勢是TX-400轉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，減少了轉頭的頻繁更換和儀器管理負擔。
轉頭可靠的氣密性能，無論是應付常規生物醫學實驗抑或生物安全風險樣品離心，都輕而易舉。
中等容量角轉頭離心力達20000g，是Qiagen Maxi plasmid DNA preps之類質粒提取、大離心力樣品制備的理想解決方案。
