Comparación técnica de pipeteo de aire y pipeteo de desplazamiento positivo
El pipeteo es un elemento básico de cualquier laboratorio de química o ciencias de la vida y puede variar desde el pipeteo manual de un solo canal hasta el manejo robótico de líquidos de múltiples canales completamente automatizado. Si bien existen docenas de diferentes técnicas de manejo de líquidos que se utilizan para una amplia gama de aplicaciones y muchas más opciones de instrumentos disponibles en el mercado, dos de los principios básicos más comunes para transferir pequeños volúmenes de líquido son el desplazamiento de aire y el pipeteo de desplazamiento positivo.
Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta al invertir en un nuevo instrumento o dispositivo; es importante conocer las ventajas y desventajas de ambos enfoques al considerar soluciones para las necesidades de manejo de líquidos de su laboratorio.
Principio del pipeteo por desplazamiento de aire
En una pipeta de desplazamiento de aire, también conocida como pipeta de colchón de aire, el pistón primero se mueve hacia abajo para liberar un volumen específico de aire dependiendo de la configuración de volumen del instrumento. Cuando el pistón vuelve a subir, se crea un vacío parcial y se aspira el mismo volumen de líquido en la pipeta. Un colchón de aire separa el pistón del líquido, por lo que los dos nunca entran en contacto directo. Para dispensar el líquido, el pistón vuelve a descender y el aire empuja el líquido fuera de la punta de la pipeta. A menudo, el pistón desciende aún más hasta una posición de parada final para "soplar" o "purgar" cualquier líquido residual de la punta.
Principio de pipeteo de desplazamiento positivo
El pipeteo de desplazamiento positivo se basa en el contacto directo entre el pistón y el líquido que se transfiere. Cuando el pistón sube una distancia específica, según el ajuste de volumen, el líquido llena el volumen exacto de la punta del capilar entre la cabeza del pistón y el extremo de la punta, sin aire en el medio. Por lo general, se utilizan puntas desechables especiales en las que el pistón se incluye dentro de la punta para evitar la contaminación del instrumento. Cuando se dispensa el líquido, el pistón de ajuste apretado desplaza todo el líquido y no hay necesidad de un paso de soplado.
Cuándo usar pipetas de desplazamiento de aire frente a pipetas de desplazamiento positivo
Las pipetas de desplazamiento de aire ofrecen un rendimiento muy preciso para muchas aplicaciones rutinarias de manipulación de líquidos; se utilizan mejor para manipular soluciones acuosas y otros líquidos no viscosos en condiciones ambientales. Las puntas utilizadas para el desplazamiento de aire son relativamente económicas y fáciles de cambiar en comparación con las puntas de pistón capilar especializadas que se utilizan para el desplazamiento positivo. Por lo tanto, el desplazamiento de aire es rentable y rentable para aplicaciones que no involucran líquidos "difíciles".
Las pipetas que dependen del desplazamiento del aire para la aspiración y dispensación precisas de líquidos pueden tener problemas en algunos escenarios diferentes. Por un lado, la temperatura del líquido puede afectar el volumen del colchón de aire y, por lo tanto, conducir a la aspiración de cantidades imprecisas de líquido. Cuando el líquido está más frío que la temperatura ambiente, el colchón de aire puede contraerse, lo que provoca un exceso de suministro involuntario de la solución; a la inversa, los líquidos que están más calientes que la temperatura ambiente pueden expandir el colchón de aire y dar como resultado una entrega insuficiente. Las pipetas basadas en desplazamiento positivo pueden ofrecer un pipeteo más preciso para muestras que requieren temperaturas de congelación, como enzimas de restricción, o aquellas que se manipulan a temperaturas más altas, como cultivos de células de mamíferos o soluciones de reacción en cadena de la polimerasa (PCR).1
Otro escenario para el que las pipetas de desplazamiento positivo son adecuadas es el manejo de líquidos altamente viscosos. Los líquidos viscosos como el glicerol, las grasas, los aceites, las resinas y las soluciones de proteínas pueden tender a adherirse a la punta de la pipeta y no dispensarse por completo; estos líquidos también pueden formar burbujas de aire cuando se aspiran demasiado rápido en una pipeta con colchón de aire, lo que da como resultado una administración insuficiente.2 Con el contacto directo entre el pistón y la solución, las soluciones viscosas se pueden extraer en volúmenes precisos y el volumen total se desplaza completamente por el pistón deslizándose contra las paredes del cilindro capilar.
Los líquidos volátiles como la acetona y el metanol pueden ser difíciles de pipetear con métodos de desplazamiento de aire debido a la evaporación y las fugas.3 La evaporación en el colchón de aire es problemática no solo debido a la imprecisión en el volumen de líquido dosificado, sino también a la contaminación del dispositivo de pipeteo. , especialmente cuando se trata de soluciones corrosivas o peligrosas. Las pipetas de desplazamiento positivo reducen el problema de la evaporación y las fugas, y evitan la contaminación o el daño del dispositivo de pipeteo debido al uso de un pistón desechable sellado.
Métodos de desplazamiento en el manejo robótico de líquidos
El manejo automatizado de líquidos ofrece muchos beneficios sobre el pipeteo manual, entre los que se encuentran un mayor rendimiento, una mayor precisión y una menor fatiga manual y monotonía para el personal de laboratorio. Considerar los métodos de desplazamiento utilizados por los sistemas robóticos de manejo de líquidos puede ayudar en la toma de decisiones al invertir en uno de estos instrumentos de trabajo. El desplazamiento de aire se usa comúnmente en estas máquinas, ya que la automatización ayuda a aliviar algunos problemas de este método a través de una mayor consistencia de la velocidad/técnica de pipeteo y las capacidades de monitoreo de presión para garantizar que se aspiren y dispensen volúmenes precisos de líquido. El uso de puntas desechables fáciles de cambiar para los métodos de desplazamiento de aire también mantiene las operaciones automatizadas eficientes y libres de contaminación.
Sin embargo, los sistemas automatizados que usan desplazamiento de aire también pueden enfrentar los mismos problemas que las pipetas tradicionales cuando trabajan con líquidos "difíciles" de diferente temperatura, viscosidad y volatilidad. Si bien están menos disponibles y tienen costos de consumibles más altos, los robots de manejo de líquidos que admiten el desplazamiento positivo pueden ser una inversión valiosa para los laboratorios que manejan con frecuencia tipos de muestras difíciles, como mezclas maestras de PCR viscosas o soluciones de proteínas.
Una tercera opción es la de desplazamiento de líquido, que es un método que usa líquido del sistema, controlado por una válvula solenoide, en lugar de un colchón de aire para extraer y dispensar volúmenes precisos de líquido de muestra.4 El líquido es menos comprimible que el aire, lo que lleva a menos errores, especialmente cuando se dispensan volúmenes muy pequeños, y este método también se puede utilizar con puntas fijas en lugar de puntas desechables, lo que ahorra costos de consumibles. El líquido del sistema se puede usar para lavar las puntas fijas y eliminar los contaminantes, aunque las puntas desechables siguen siendo una opción para prevenir aún más la contaminación. Una preocupación con el desplazamiento de líquido es la mezcla del líquido de trabajo con el líquido de muestra, pero esto se puede limitar separando los dos fluidos con una pequeña burbuja de aire o un líquido inmiscible.