生物工程是一門新型的跨學科技術，它涉及范圍十分廣泛，科學家通常把基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程，看成是構成生物工程的4大生物技術。

基因工程主要指基因重組技術。它是根據生物遺傳規律，使用類似工程設計的方法，在體外利用限制性內切酶把來自不同生物的遺傳基因進行“拼接”，使之重新組合。然后通過基因轉移載體如質粒或病毒等，把重組基因轉入受體細胞，進行無性繁殖，并使新的基因在受體細胞內表達，從而生產出人類需要的物質或創造出新的生命類型與生物品種來。

細胞工程是指應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上的遺傳操作，重組細胞結構和內含物，以改變生物的結構和功能，即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養等方法，快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。

細胞工程與基因工程一起代表著生物技術的發展前沿，伴隨著試管植物、試管動物、轉基因生物反應器等相繼問世，細胞工程在生命科學、農業、醫藥、食品、環境保護等領域發揮著越來越重要的作用。

基因工程和細胞工程相關科研實驗中，經常需要分離核酸、蛋白質、核糖體亞基及其它成分；在疾病預防及控制領域，經常需要純化病毒，諸如此類的實驗離不開使用密度梯度離心（density gradient centrifugation）。

密度梯度離心是用一定的介質在離心管內形成一連續或不連續的密度梯度，將細胞混懸液或勻漿置于介質的頂部，通過重力或離心力場的作用使細胞分層、分離。這類分離又可分為速度沉降和等密度沉降平衡兩種。密度梯度離心常用的介質為氯化銫，蔗糖和多聚蔗糖。

差速區帶離心法：此法與顆粒的密度無關，大小相同，密度不同的顆粒（如線粒體，溶酶體等）不能用此法分離，僅用于分離有一定沉降系數差的顆粒（20% 的沉降系數差或更少）或分子量相差3倍的蛋白質， 等密度區帶離心法。

梯度介質通常用蔗糖溶液，其大折射率（密度）和濃度可達1.44193（密度1.28g/cm3）和 60%。

等密度離心法：它的分離效率取決于樣品顆粒的浮力密度差，密度差越大，分離效果越好，與顆粒大小和形狀無關，但大小和形狀決定著達到平衡的速度、時間和區帶寬度。

梯度介質通常為氯化銫CSCl，其大折射率（密度）和濃度可達1.39943（密度1.699g/cm3）和 56%。此法可分離核酸、亞細胞器等，也可以分離復合蛋白質，但簡單蛋白質不適用。

無論是使用蔗糖溶液，氯化銫溶液還是其它作為梯度介質，其預制以及離心分離后目標物質的確認都離不開折射率或者濃度測量。同時，用于分離的樣品量通常都很小，而且目標物質層還需要收集供下一步實驗。這就要求檢測該折射率或濃度時，所需的樣品量也是越少越好。

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