Dichtegradiententechniken

Dichtegradiententechniken sind eine Sammlung von Methoden, die in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, insbesondere in der Biologie und Chemie, zur Trennung von Molekülen oder Partikeln basierend auf ihrer Dichte eingesetzt werden. Diese Techniken nutzen die Tatsache aus, dass unterschiedliche Substanzen in einem Medium unterschiedliche Dichten aufweisen, und dass sie sich in einem Dichtegradienten unterschiedlich schnell bewegen oder an unterschiedlichen Positionen sedimentieren.

Der Kern einer Dichtegradiententechnik ist die Erzeugung eines Dichtegradienten innerhalb einer Flüssigkeit. Dies geschieht typischerweise durch die Auflösung einer Substanz, die die Dichte verändert, wie z.B. Saccharose, Caesiumchlorid oder Ficoll, in einem Lösungsmittel, wobei die Konzentration der Substanz über die Höhe der Flüssigkeit variiert. Am Boden der Flüssigkeit ist die Konzentration am höchsten und damit die Dichte am größten, während sie sich nach oben hin verringert.

Wenn eine Probe, die die zu trennenden Komponenten enthält, auf diesen Gradienten aufgetragen und dann zentrifugiert wird, bewegen sich die Partikel oder Moleküle unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft durch den Gradienten. Sie sedimentieren, bis sie eine Dichte erreichen, die ihrer eigenen Dichte entspricht. An diesem Punkt hören sie auf zu sedimentieren und bilden eine Schicht. Komponenten mit höherer Dichte sedimentieren weiter nach unten, während Komponenten mit geringerer Dichte weiter oben im Gradienten verbleiben oder langsamer sedimentieren.

Nach der Zentrifugation kann der Gradient vorsichtig fraktioniert werden, um die verschiedenen gesammelten Schichten zu isolieren. Jede Fraktion enthält dann eine Anreicherung der Komponenten, die an einer bestimmten Dichte sedimentiert sind. Dichtegradiententechniken sind äußerst nützlich für die Reinigung von biologischen Makromolekülen wie DNA, RNA und Proteinen, sowie für die Trennung von Zellorganellen oder sogar ganzen Zellen. Die Wahl des Gradientenmaterials und der Zentrifugationsbedingungen hängt stark von den spezifischen Eigenschaften der zu trennenden Substanzen ab.