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赛默飞Multifuge X1R Pro和Sorvall ST1R Plus台式多功能离心机性能述评
台式多用途离心机选型杂谈-2
2021年4月，包括Thermo Scientific Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus在内的赛默飞多款触摸屏智能化多功能离心机(General Purpose Centrifuge)上市。新品的系列、型号名称显示，二者分别是2009年7月上市的 Multifuge X1、Sorvall ST 16R台式离心机的升级版。
表1 Thermo Scientific新旧版台式多功能离心机型号对应表
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 |
升级版硬件上的最显著变化，一是顺应人们使用智能手机习惯，用超大触摸屏控制，将各种功能键以手机APP方式布局和管理。二是对转头库进行了升级。
本文重点从转头种类、性能参数角度，通过与市面同类产品进行对比，认识Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus多功能离心机的性能特点。
一、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus台式多功能离心机转头种类的增加
Multifuge X1 Pro、Sorvall ST1 Plus台式多功能离心机保留了09版转头创新技术，如Auto-Lock III 转头自锁系统（无需使用转头拆卸工具，5秒钟内徒手即可完成转头安装及更换转头，方便不同离心任务转换），MicrocLick转头盖和ClickSeal生物安全密封盖锁定机制（无须旋盖操作，单手可轻松实现转头盖启闭、密封）。此外，新增了2个功能转头。
首先是MicroClick 18x5锥形管转头。最早，该转头只适用于Thermo Scientific Sorvall ST8和 Megafuge 8系列小型多用途离心机（Multifuge X1R、Sorvall ST16R、Megafuge 16R多功能台式离心机不适用）。在2021版主机中，该转头被引入，并且最高转速由14000rpm升至15000rpm。特别适用于常规1.5mL初始样品量无法满足实验要求而需采用5mL样品高速处理的情形下使用，如大量细菌质粒提取、纳米材料制备等。
再说H-Flex 1离心管酶标板通用水平转头。
常规水平转头的吊篮只能加载离心管适配器，无法容纳多孔板离心。而H-Flex 1水平转头则不同。
H-Flex 1转头采用常规微孔板转头的H形对称结构、带2个长方形吊篮。吊篮提供了分别供工作板、离心管/离心瓶使用的2种适配器。只需简单添加或更换相应适配器，可一次进行2×4块酶标板适配器、2×400mL离心瓶、2×42×5/7mL采血管、2×18×15mL锥形管或2×8×50mL锥形管的离心。针对生物安全风险样品，还可添加Click Seal生物安全密封盖。H-Flex 1最高转速4700rpm，最大RCF 4297g，带Auto-lock自锁功能。转头吊耳经特殊耐磨损处理，常规使用中无需涂抹润滑脂，减少腔体污染，无需维护。
资料显示，多功能水平转头始于eppendorf 5810系列多用途离心机的A-4-62，可单独用于采血管、离心管和微孔板离心或混搭组合离心。而2009年上市的离心机，如美国Beckman Allegra X-12R、X-15R通用台式高速冷冻离心机的SX4750，赛默飞Sorvall ST40R, Heraeus MultifugeX3R, Heraeus Megafuge 40R和SL40R大容量低温离心机的TX-750，不仅可处理微孔板，还可用于细胞培养瓶的直接离心。
Multifuge X1 Pro用H-Flex 1兼容样品的种类与eppendorf的A-4-62转头基本一致。
二、Multifuge X1 Pro和Sorvall ST1 Plus台式多功能离心机与其他同等机型转头技术性能对比
我们以Multifuge X1R Pro / Sorvall ST1R Plus台式多功能低温高速离心机、艾本德5804R台式多用途高速冷冻离心机和Sigma 3‑18KS台式高速冷冻离心机三个德系产品为目标，对所配属转头分别加以考察。
表2 台式多功能低温高速离心机转头列表
品牌型号 | Multifuge X1R Pro Sorvall ST1R Plus | Sigma 3‑18KS | |
2021年主机定价 | 约8.5万元 | 约12万元 | 约14.5万元 |
外形尺寸(W×D) | 625×660mm | 550×634 mm | 630×600 mm |
产品外观 |  |  |
|
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台式高速冷冻离心机性能分析
sigma 3-18KS配属的20种转头中，微孔板转头、水平转头和特殊转头各2种，其他14种为清一色的角转头。
角转头单管容量覆盖从0.2mL至100mL范围。其中，10×10mL、6×30mL、6×50mL圆底管、12×15mL锥形管和6×50mL锥形管高速角转头，最大相对离心力超过20000xg。对于中等容积样品12000xg以上的高速具有特殊应用价值。尤其是50mL圆底管/锥形管转头离心力指标，令大多数台式高速离心机望尘莫及、相形见绌。这正式Sigma 3-18KS的特色。
转头生物安全防护性能方面，12×5mL conical (12182)、12×15mL conical (12311)和6×50mL conical (12310)三个角转头取得CAMR的BS认证，1.5/2.0mL角转头、5mL采血管/15mL锥形管/50锥形管离心水平转头和微孔板转头均无BS认证，难以构建起有效的实验室离心生物安全风险防护链。
转头安装后的识别与设定、转头装卸操作简便化和多功能水平转头开发等技术革新方面，依然处于空白状态。
2.2 eppendorf 5804R台式多用途冷冻离心机性能分析
5804R离心机转头类型齐全，技术规格和工作参数实用，操作简便化，反映了实验工作新要求。一个屏幕、三个指示灯和9个按键组成的操作界面，总揽运行参数设定、工作状态监控等常规离心所需全要素。
高速离心时，转头从启动到达到设定转速至少需10-15秒时间。通常，转头容量越大，启动加速(acceleration)、离心结束刹车过程（deceleration）耗时越长。如把转头加速时间都算作离心时间，不同机型、不同转头、不同批次样品离心分离效果存在较大误差。而多数同类离心机的离心计时起点正是操作者按下Start/Run启动键这一刻。eppendorf 5804R系统At set rpm 控制功能，是从离心机转头达到设定转速(rpm) 或相对离心力(rcf) 值的95%时才开始计时。这样“取其精华去其糟粕”，自动剔除启动阶段转速低于设定值95%的部分时间，确保离心效果一致。
在转头预冷进程，temp键设定温度后，fast temp键自动执行转头优化的快速制冷程序（转头预冷时最优转速），以最快效率完成离心腔及转头预冷。
eppendorf离心机转头的防生物污染功能（Aerosol-tight）、转头易开盖设计（Quick-Lock lid）可圈可点。转头F-34-6-38（6×85mL, 11000rpm/15557xg）和FA-45-6-30（6×50mL conical, 11000rpm/16639xg），妥妥达到12000g的核酸提纯离心力要求。
A-2-DWP工作板转子（2×2 deepwell plate, 3700rpm/2250xg）可容纳多孔板总厚度达89mm，完美兼容各类 MTP微孔板、PCR板、细胞培养板和深孔板。
中等通量水平转头S-4-72可一次离心4×250mL离心瓶、16×50mL锥形管、32×15mL锥形管等。还提供了专供8×15mL带裙边自立锥形管离心用的适配器。
2.3 Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus台式多功能低温高速离心机性能分析
Multifuge X1R Pro/Sorvall ST1R Plus引入触摸屏智能操作控制和运用一系列转头便利化操作技术，固然值得大书特书。然其所属的几个转头更应关注。
Fiberlite F15-6x100y角转头，最大离心通量6×100mL、最大离心力24652g，足以与sigma 3-18KS、Sigma 3-30KS、Beckman Allegra 64R相提并论。添加相应适配器后胜任6×50mL圆底/尖底管，6×15mL尖底管等容量高速离心，用于如细胞器分离、密度梯度离心、大量质粒提取纯、蛋白硫酸铵沉淀、蛋白脱盐浓缩纯化等对离心力高要求实验。
50mL锥形管高速处理，最高转速14500rpm（RCF 24446g）的FiberliteF15-8x50cy的转头绰绰有余。对于12000g离心力左右的离心，高通量Fiberlite F13-14x50cy转头（10000rpm/17105xg），一次解决14个50mL锥形管，将极大提高工作效率。
长时间低温大离心力下工作，对离心管是巨大挑战。离心管上部突出于离心孔的部分，因缺少转头有力支撑，容易出现变型、管盖脱落和甚至碎裂的现象。Fiberlite冠名碳纤维材质角转头，每个离心孔都针对锥形管外形优化设计，对离心管和管盖都可提供贴切保护与支撑，可有效防范离心管损毁风险。
Fiberlite转头质量轻便，不仅使转头启动、刹车迅捷。转头采用push-button式Auto-lock锁定，转头盖上Speed handle设计，使繁琐的转头装卸和转头盖启闭变得轻松简便。
此外别忘了，这几个转头还自带生物安全防护功能！
三、小结
对比显示，Multifuge X1R Pro、Sorvall ST1R Plus台式多功能离心机，机身尺寸与Sigma 3-18KS接近，正面宽度比5804R略大。大一点优势是TX-400转头可配更大容量的吊篮，容下175-400mL各种离心瓶，16×50mL锥形管，36×15mL锥形管或76×7mL管，具备中等样品通量处理能力。
多功能H-Flex 1的配置，减少了转头的频繁更换和仪器管理负担。
转头可靠的气密性能，无论是应付常规生物医学实验抑或生物安全风险样品离心，都轻而易举。
中等容量角转头离心力达20000g，是Qiagen Maxi plasmid DNA preps之类质粒提取、大离心力样品制备的理想解决方案。
