尽管最早的离心机原型可以追溯到150多年前,当时其价值首次体现在从牛奶中分离奶油上,但分析型超速离心机的历史则始于20世纪20年代,瑞典乌普萨拉的化学家Théodor
Svedberg是这一领域的开拓者。
在乌普萨拉大学进行胶体扩散、光吸收和沉降性质研究时,Svedberg对结合化学和离心分离的挑战产生了浓厚的兴趣。1923年,在同事J. B.
Nichols和工程师Alf
Lysholm的协助下,他研发了第一台分析型超速离心机,转速达到42,000
RPM(900,000
x g),并配备了用于收集沉降数据的光学系统。
Théodor Svedberg
Svedberg的方法与现代AUC使用的方案十分相似:蛋白质-胶体溶液密封在平行平板晶体池内,每个晶体池覆盖一层真空油,并置于配有冷却系统的立轴顶上的转头中。外壳有两个窗口,离心时紫外光束穿透样品,通过紫外线相机拍摄图像。
Svedberg早期的AUC分析结果使他相信,蛋白质是由分子量为17500
Da(后来以他的名字命名为“Svedberg”)的单个大单元聚合而成。他认为所有蛋白质都是由该基本单元构成的,尽管这一观点后来被证明是错误的。
尽管最初的认识有误,Svedberg在1926年首次使用沉降平衡法测定血红蛋白、卵白蛋白等复杂蛋白质的分子量,这一方法引发了蛋白质结构研究的革命。在接下来的近20年中,Svedberg的油涡轮驱动超速离心机成为蛋白质化学家们不可或缺的工具。他不断为自己的发明设计和制造新转头,直到他确信已经达到最高运行速度。
据说,Svedberg的大部分工作是在远离实验室的树林中的一个小木屋内完成的。他在那里通过遥控不断增加钢制转头的旋转速度,直到转头爆炸,以精确测定其最大转速,并用地震仪记录每次爆炸。
Svedberg with a colleague in 1926.
同样是在1926年,Svedberg荣获诺贝尔奖,尽管获奖原因并非因为他创建了首台分析型超速离心机,而是他在胶体化学领域的开创性工作。他的研究证明了蛋白质是一种由共价键连接的原子组成的大分子。随后,AUC成为生物化学和分子生物学领域早期发展的基础技术。
自1926年以来,AUC的基本原理几乎没有改变,这项技术在法国和美国等地其他科学家的推动下,持续得到了改进和应用。
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