前言

分析超速离心（analytical ultracentrifugation，AUC）技术可以通过监测溶质分子在离心场中的沉降和扩散过程，来表征其沉降系数、分子量、摩擦比、相互作用强度等流体力学、热力学信息。AUC技术广泛应用于蛋白质、核酸、病毒、多糖、合成高分子以及纳米颗粒等物质的表征，涉及细胞生物学、分子生物学、生物化学、免疫学、生物物理学、生物技术、生物材料、物理化学、胶体化学和高分子材料等多个学科。

自1924年被发明以来，AUC技术作为一项具有百年历史的诺贝尔奖级别技术，始终在科学研究中占据重要地位。AUC技术是目前唯一利用纯物理学原理在模拟生理状态下研究溶液中大分子物质的经典技术。尽管曾有一段时间处于低谷期，但得益于近20年来硬件设备和数据处理方法的改进，AUC技术重焕生机。特别是其在生物医药领域应用的开发与拓展，使得整个国际AUC市场需求急剧增加，AUC技术也因此成为兼具基础科学研究价值和商业市场价值的生物物理学研究工具。

关于AUC技术的专著最早可追溯到1940年。Svedberg和Pedersen合著的经典著作《超速离心》（The Ultracentrifuge），为后续技术的研发奠定了坚实的理论基础。1947年，Pickels设计的Spinco Model E分析型超速离心机首次亮相，开启了AUC技术的商业化时代。20世纪50—70年代，AUC技术被广泛应用于蛋白质、核糖体、DNA以及病毒的研究，全世界安装投用了大约2000台分析型超速离心机。随后，由于尺寸排阻色谱、凝胶电泳、激光光散射等新技术的出现，AUC技术经历了短暂的停滞时期。直至20世纪90年代，随着贝克曼库尔特有限公司Optima XLA/XLI型号分析型超速离心机的推出，以及计算机和软件处理数据能力的提升，AUC技术重新回到大众视野，并在接下来的三十余年中持续发展。特别是在2010年以后，以Peter Schuck为代表的科学家们出版了多部AUC专著，为研究人员提供了巨大的帮助。

国内关于AUC技术的著作最早见于1978年，程伊洪和王克勤在《仪器分析及其在分子生物学中的应用（第三册）》（刘培楠等编）“超速离心分析法”一章中简要介绍了AUC技术。1983年陶宗晋编著的《离心沉降分析技术》较为详细地阐述了AUC技术的相关信息。尽管随着AUC技术的发展，书中的信息已经不再适用于现在的新理论、新技术，这些书籍作为最早向国内研究者介绍AUC技术的先驱，在AUC发展史中具有重要地位。

为方便国内研究人员了解和应用AUC技术，本书作者团队在汲取国内外前辈知识精华的基础上,结合自身在AUC技术应用中遇到的问题和解决方法，经过一年多的努力，编写了这本《分析超速离心技术： 原理与应用》。本书共设4个章节： 第1章，分析超速离心技术的基本原理。该章节从AUC技术的发展历史讲起，详细介绍了AUC设备的组成、各种检测器及辅助工具，最后对AUC的实验设计和数据处理方法进行了详尽说明，是读者全面了解AUC技术的重要工具。第2章，分析超速离心技术在聚合物及纳米材料领域的应用。介绍如何使用AUC技术研究这些大分子的分子量、分布、非理想性以及相互作用等特性，并讨论了利用AUC技术表征纳米颗粒的性质，这包括粒子的尺寸、分布、密度以及表面配体结合情况，为聚合物及纳米材料领域研究人员提供了宝贵资料。第3章，分析超速离心技术在蛋白质研究中的应用。蛋白质作为生命活动的主要执行者，承担着重要的生物学功能。AUC技术在蛋白质性质鉴定和功能分析方面发挥着重要作用。该章节介绍了AUC技术在可溶蛋白、膜蛋白、蛋白相互作用及无序蛋白研究中的应用，系统反映了AUC方法的强大功能。第4章，分析超速离心技术在生物医药领域的应用。该章节从AUC在生物医药领域应用的概述讲起，详细介绍了AUC技术在疫苗、抗体药、病毒类产品及其他生物制品研发与质控中的具体应用。

本书作者均是一线科研工作者。他们是来自清华大学的李文奇、常卿、褚文丹、刘俊华、王朝兴、曾承实、刘哲贤、郭文丽、李玉鑫； 中国科学技术大学的叶晓东、罗真理、高亚婷、倪康、王辰阳； 厦门大学的李少伟、顾颖、俞海、李婷婷、薛文辉、张思博、韩峰、郑明华； 中国食品药品检定研究院的俞小娟、王兰、秦玺、李响； 以及贝克曼库尔特有限公司的霍德华、余启昆、叶苗。自2003年起，他们就开始接触和应用AUC技术，并在各自的研究领域进行持续探索，为发掘AUC技术本身及其应用的潜力不懈努力。贝克曼库尔特有限公司作为全球领先的分析型超速离心机制造商，始终致力于推动技术的创新与发展，鼎力支持本书出版，并慷慨提供了珍贵的历史照片和技术图片，为内容的丰富性和专业性增添了重要价值。山西吕梁学院的张霞博士为本书绘制了精美插图。

本书全体作者希望可以借由本书与读者分享自己的经验，如有疏漏之处请各位批评指正。期待AUC技术在国内基础科研和生物医药领域绽放风采！

李文奇叶晓东李少伟

2025年8月