溶液中の粒子を分離するために、遠心力を用いることができます。遠心機を用いることで、粒子の沈降を高速で実施することができます。細胞を遠心の中心から沈降させる力は、地球の通常の重力における細胞の重量に比べて何倍も大きくなります。

沈降による分離

どうすれば遠心力を用いて血液などの混合物から粒子を分離することができるでしょうか？

血液は血漿（水とその他の多くの化合物からなる溶液）と、それに懸濁している数種類の粒子、すなわち赤血球、白血球および血小板からなります。これらの細胞は生物学的粒子としては比較的大きい粒子で、凝血を防止し、血液を1 gの地球の重力で一晩放置すれば、血漿から沈降することができる十分な大きさです。しかし、1500 x gのRCFを発生する遠心機を用いることで、この沈降を高速化し、血漿から細胞を約10分で分離することができます。

遠心力で、これほど素早く分離できるのはなぜでしょうか？それは、細胞を遠心の中心から移動させる力が、地球の通常の重力における細胞の重量に比べて何倍も大きいためです。先の例では、その差は1500倍にもなります。

細胞の沈降速度はそれぞれ異なります。大きな細胞は小さな細胞よりも素早く沈降します。したがって、大きさと沈降速度に十分な差がある場合には、ある種類の細胞を別の種類の細胞から分離することができます。

たとえば、血小板は赤血球および白血球に比べてかなり小さいため、分離することが可能です。ここで必要なのは、遠心力と時間を正しく選択することだけです。血液を2,900 x gで3分間だけ遠心することによって、この時点では血小板が重い細胞と共に沈降するだけの時間にはまだ達していないため、血小板を、血小板を多く含む上層の血漿から回収することができます。

上記の過程では、チューブなどの容器の底に粒子のペレットまたは沈殿物が形成されます。ペレットの上部の液は上清と呼ばれます。図1に示すように、上清からは、最も小さな粒子を比較的純粋な物質として回収することができます。一方、ペレットなどの大きな物質には、遠心を開始する前にチューブの底付近に溜まっていた小さな物質が一部必ず含まれています。さまざまな速度や時間で遠心することで、異なる大きさの粒子を混合物から分離し、回収することができます。この方法は分画遠心分離法 と呼ばれています。

粒子または細胞のもうひとつの物性である密度も、分離のために利用することができます。遠心力を適用することで、密度がわずかに異なる粒子を分離することができます。ここで必要なのは、ある密度の粒子が浮かび、密度がそれよりも高い粒子が沈むように、溶液の密度を調節することだけです。

密度による分離

分離のために活用できるもうひとつの粒子または細胞の物性は密度です。リンゴと、それとまったく同じ大きさで同じ形の岩を想像してみてください。岩はリンゴよりも密度が高い物質であるため、リンゴは水に浮きますが、岩は沈みます。密度は、一般に1ミリリットルあたりのグラム数（g/mL）として表されます。水の密度は1 g/mLです。遠心力を適用することで、密度がわずかに異なる粒子を分離することができます。ここで必要なのは、ある密度の粒子が浮かび、密度がそれよりも高い粒子が沈むように、溶液の密度を調節することだけです。

この方法は、白血球の一種であるリンパ球の分離に多く用いられています。リンパ球は他の多くの血球と大きさが似ているため、通常の沈降法では分離することができません。しかし、リンパ球の密度は他の細胞よりも低いため、血液サンプルを密度1.077 g/mLの液の上に重層し、その後遠心分離すると、リンパ球はバッフィーコートを形成し、チューブの底に沈降する密度が1.077 g/mLを超える他のほとんどの白血球や赤血球から十分に分離されます。すべての細胞の中で最も密度が低い血漿と血小板は、右図のように一番上に浮かびます。

この図は、リンパ球の密度分離を示しています。チューブは遠心分離前と遠心分離後の状態です。