雷霆收罢江海凝——Optima MAX-XP台式超速离心机是如何成为细胞外囊泡分离神器的？

 1、台式超速离心机TL-100的科研应用为Optima MAX-XP搭起的舞台

        Beckman公司1984年推出全球首款台式超速离心机TL-100。它最高转速100000 rpm/最大RCF 543000×g，已达到同期立式超离的转速离心力指标，还可配置四款角转头(TLA-100、TLA-100.1、TLA-100.2、TLA-100.3)、一款甩平吊篮转头（TLS-55）和一款垂直转头（TLV-100），实现了功能应用多样化。TL-100不仅小巧（W 73.7 cm×D 58.4 cm）、轻便（93kg）和操作简便，价格还相对低廉亲民。

       在此基础上，通过引入新型驱动控制单元、Optima制冷控制技术、新型转头充实和差异化的系统功能，Beckman陆续推出Optima TLX/Optima TL、Optima MAX/Optima MAX-E，直至目前在产的Optima MAX-XP/Optima MAX-LT。硬件上，最高工作转速由100000rpm升至150000rpm，转头由6个增至目前的16个，单管最大样品容量由3.5mL加大至32.4mL。控制系统由简单参数设定发展到Optima MAX-XP的自带计算、转头耗材数据库、运行账户控制与运行数据管理、远程运行监控和生物安全样品离心功能。创新技术的运用使台式超速离心机的应用对象、样品处理能力跃上了新台阶。

       1986年，美国农业部与南达科他州立大学联合研究项目团队最早报道用TL-100超速离心机进行的实验。在该项目中，实验人员用TLV-100垂直转头在8-28%（w / v）蔗糖梯度液中2℃下100000rpm离心20分钟对0.2mL大豆叶片组织中RuBP羧化酶粗提物的成功纯化。

       截止至2023年8月31日，全球已刊发采用TL- 100开展的超速离心实验论文达897篇。刊文数量超过Beckman其他任一超离型号相关刊文数（见表1。Optima TLX、Optima TL、Optima MAX和Optima MAX-E四款台式机的资料因技术原因未计入）。

表1  Beckman台式超速离心机实验应用公开刊文数量列表

       表1中统计数据似与现实观感颇有出入：科研单位配备的大型落地超速离心机比比皆是，但寰宇之内的实验公开发文看，小型台式超离的使用报道频次却是远高于大型立式机。这恰恰反映了一个事实，即台式超离站在了科研实验舞台上那个举足轻重的C位。

       真应了那句俗话：人不可貌相。

       TL-100成为爆款还与一项应用和一篇文章有莫大关系。

       2006年，法国居里研究所的C. Th´ery, S. Amigorena和G. Raposo联合发表了著名的生物液体外泌体分离的操作流程——《Isolation and Characterization of Exosomes from Cell Culture Supernatants and Biological Fluids》。该文中列出了实验所用超速离心机为LT-100。

        外泌体是直径30 - 150nm小型细胞外囊泡群。通过差速分级离心将生物样品溶液中细胞、细胞碎片、大型囊泡去除后，转移至微量样品管中，用超速离心方法将外泌体分离。LT-100超离单管样品处理范围0.2-3mL，既可用于外泌体沉淀，又能进行密度梯度分选，简直就是为外泌体分离而生的。此后，随着操作流程进一步流传、外泌体研究应用迅速升温，LT-100大受欢迎。据ISEV 2016年的问卷调查报告，全球81%的外泌体研究项目中在使用超速离心分离方法。2007年，随着Optima MAX-XP台式超速离心机于面世。LT-100形成的巨大流量被自然而然地输入了Optima MAX-XP。
        与LT-100比，Optima MAX-XP配置的MLA-55（8×13.5mL）和MLA-50（6×32.4mL）两个中大容量角转头，不仅助其在外泌体差速分离操作流程中前后再迈两步，还在更多类型的研究对象中得以施展身手。
        阿拉斯加科技（www.alifescience.com）服务团队基于PubMed期刊数据库（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/），以Optima MAX-XP做切入点，对与之有关的实验应用刊文进行了系统整理，试图厘清以下三个问题：1）Optima MAX-XP在哪些研究对象的实验应用中卓有成效？2）Optima MAX-XP在科研实验超速离心中常用的转头有哪些？3）在Optima MAX-XP的超速离心实验方面存在什么问题？

2、细胞外囊泡超速分离成为Optima MAX-XP台式超速离心机科研应用的热点

       2009年，由西班牙康普顿斯大学的生物与分子生物学系的研究人员最早发表了Optima MAX-XP实验应用的报道。该研究将含有鸡膜联蛋白A5（chicken annexin A5, cA5）蛋白的单层PG:PC囊泡在Optima MAX-XP超速离心机中4℃下150000×g、离心1 h后，沉淀物和上清液分别采用SDS-PAGE方法检测cA5与囊泡结合物存在情况，目的是了解人、鸡膜联蛋白A5（annexin A5）分子通过与囊泡结合后的桥联作用诱导PG：PC囊泡聚集（vesicle aggregation）作用的差异及其结构机制。

       截止至2023.08.31，PubMed期刊数据库收录的使用Optima MAX-XP进行的超速离心实验报道共483篇。其中，刊发于期刊2023年影响因子（数据来源：https://sci.justscience.cn/）6.0及以上者共189篇。

表2 2018 – 2023年Optima MAX-XP有关高分期刊发文数量

       对189例用到Optima MAX-XP的超速离心实验内容逐一核查和汇总发现，实验具体对象大致可归为细胞外囊泡、蛋白质及蛋白复合物、亚细胞组分、纳米粒子制剂、脂质体和病毒类颗粒6大类。

       就应用范围看，Optima MAX-XP台式超离与大块头的立式超离Optima L-100/90/80XP、Optima XPN-100/90/80、Optima XE-100/ Optima XE-90基本重叠。

       在6个研究应用对象中，细胞外囊泡（32.3%）、蛋白类（27.7%）和亚细胞组分（23.6%）三个板块占比超过80%（见图1）。                                              

        这一事实，使Optima MAX-XP台式超速离心机俨然地成了细胞外囊泡超速分离的神器。

        因此，我们重点关注外泌体超速离心分离这一题材，探讨Optima MAX-XP在这一应用范围的基本规律、方法。

（后续：Optima MAX-XP台式超离在外泌体分离中的主要应用类型）