Von Gymnasien und Universitäten bis hin zu hochmodernen Forschungszentren – Pipetten sind ein Grundnahrungsmittel in Labors auf der ganzen Welt. Diese kleinen, aber sehr funktionalen Instrumente sind in verschiedenen Größen, Designs und Kapazitäten erhältlich und verwenden je nach Anwendung unterschiedliche Pipetten. Im Folgenden betrachten wir Best-Practice-Techniken für die Verwendung von Pipetten im Labor. Wir behandeln auch einige wichtige Fakten zur Pipette, einschließlich der Geschichte des Instruments, der Arten von Pipettenmodellen und der Verwendung von Pipettenlaborinstrumenten.
Pipette
Was ist eine Laborpipette?
Laborpipetten sind Spezialwerkzeuge, die es Wissenschaftlern ermöglichen, Flüssigkeiten sicher und genau zu verabreichen. Dieses kolbengetriebene Instrument, das häufig in Biologie-, Chemie- und medizinischen Labors verwendet wird, ähnelt einer Spritze und ist in vielen verschiedenen Designs erhältlich, von einfachen einteiligen Glaspipetten bis hin zu anspruchsvollen elektronischen Pipetten. Die Genauigkeit und Präzision verschiedener Designs ist sehr unterschiedlich, und Labore wählen Pipetten basierend auf ihren individuellen Anforderungen aus. Einige Pipetten werden manuell betrieben, während andere automatisierte Techniken verwenden.
Wie funktionieren Laborpipetten?
Die meisten Laborpipetten verwenden ein Luftvakuum über der Flüssigkeitsaufnahmekammer, um Flüssigkeiten anzusaugen und freizusetzen. Diese Luftverdrängung ist sowohl für die Verwendung mit manuellen als auch mit elektrischen Pipetten ausgelegt und kann beobachtet werden, wenn die Spitze direkt unter die Flüssigkeitsoberfläche eingeführt wird. Der Druck auf den Kolben wird dann gelöst, wodurch Flüssigkeit in die Spitze gezogen wird. Um die Flüssigkeit freizusetzen, wird Druck auf den Kolben ausgeübt, wodurch die Flüssigkeit zurück in die Kammer und aus der Spitze gedrückt wird.
Geschichte der Laborpipetten
Während es das Pipettenkonzept schon seit über einem Jahrhundert gibt, wurde die erste Mikropipette erst 1957 patentiert. Sie wurde vom deutschen Wissenschaftler Dr. Heinrich Schnitger, Gründer des branchenführenden Herstellers von Laborinstrumenten Eppendorf, entwickelt. Schnitger begann 1961 mit der kommerziellen Produktion, und Mikropipetten wurden schnell in Labors auf der ganzen Welt populär.
Dem amerikanischen Erfinder Warren Gilson und dem Biochemieprofessor Henry Lardy wird auch die Entwicklung verstellbarer Mikropipetten zugeschrieben. Einstellbare Mikropipetten sind in verschiedenen Größen- und Volumenkombinationen für zusätzliche Laborflexibilität erhältlich.
Mikro- und Großpipetten
Mikropipetten sind auf Präzision ausgelegt und ermöglichen es Wissenschaftlern, Flüssigkeiten im Mikroliterbereich genau zu extrahieren, zu transportieren und abzugeben. Mikropipettenvolumina reichen von 1 bis 1000 Mikroliter. Mikropipetten sind für große Chargen mit Volumina von 0,25–5 ml ausgelegt.
Arten von Laborpipetten
Im Laufe der Jahrzehnte haben die Hersteller eine Vielzahl unterschiedlicher Pipetten für spezielle Anwendungen entwickelt. Pipetten gibt es heute in unzähligen Designs, und die Präzision und Genauigkeit der verschiedenen Modelle ist sehr unterschiedlich. Nachfolgend haben wir einige der gebräuchlichsten Pipetten im Labor aufgelistet.
Einkanalpipette
Einkanalpipetten, auch bekannt als Luftverdrängungspipetten mit variablem Volumen, sind vielseitig und können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Die meisten bieten einen großen Volumenbereich zwischen 0 und 2500 Mikroliter. Je nach Anwendung können sich Wissenschaftler für die Verwendung von Einkanalpipetten mit einstellbarem Festvolumen entscheiden.
Die kleine und kompakte Beschaffenheit von Einkanalpipetten bedeutet, dass sie ideal für den Einsatz in kleinen Quell- und Zielgefäßen wie konischen Röhrchen und Clamshell-Gefäßen sind. Einkanalpipetten sind nicht nur kompakt genug für kleine Behälter, sie funktionieren auch gut mit Wells und Wellplates.
Hochwertige Einkanalpipetten sind nicht nur effizient, sondern auch ergonomisch, um die Benutzererfahrung so intuitiv und komfortabel wie möglich zu gestalten. Dies trägt dazu bei, das Risiko von Verletzungen durch wiederholte Belastung zu minimieren und die Genauigkeit und Präzision zu erhöhen.
Obwohl sie kompakt und einfach zu handhaben sind, können Einkanalpipetten nur zum Transferieren einer Flüssigkeitsprobe auf einmal verwendet werden. Dies bedeutet, dass ihre Verwendung mühsam und zeitaufwändig sein kann, wenn mehrere Übertragungen erforderlich sind.
Mehrkanalpipette
Mehrkanalpipetten sind ideal für Mikroplattenanwendungen und ideal für Anwendungen im kleinen Maßstab und sich wiederholende Aufgaben. Die meisten verfügen über 8 bis 12 Köpfe, sodass Wissenschaftler mehrere Flüssigkeitsproben mit einem einzigen Gerät übertragen können.
Produktivität ist einer der Hauptvorteile von Mehrkanalpipetten, und die Technologie reduziert die Anzahl der erforderlichen Einzeltransfers erheblich. Sie werden häufig von Wissenschaftlern bevorzugt, die an der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISA) und der Zellkulturforschung arbeiten.
Während Mehrkanalpipetten die Anzahl der erforderlichen Einzeltransfers reduzieren, verursachen sie dennoch eine Ermüdung der Hand. Aus diesem Grund haben viele Mehrkanalpipetten federbelastete Spitzen, um den Handdruck zu reduzieren, das Risiko von Verletzungen durch wiederholte Belastung zu minimieren und die Funktionalität der Pipette im Labor zu verbessern.
elektrische Pipette
Repetitive Strain Injury ist eines der häufigsten Risiken für Laborwissenschaftler. Elektronische Pipetten minimieren das Verletzungsrisiko durch einen automatischen Entlüftungsvorgang. Elektronische Pipetten mit internen Motoren bieten die gleiche Genauigkeit und Präzision wie manuelle Pipetten, jedoch ohne die körperliche Belastung. Elektronische Pipetten sind besonders nützlich, wenn mehrere Male dispensiert wird, ein Prozess, bei dem Reagenzien in verschiedene Dosen aufgeteilt werden.
Beispielsweise profitieren Wissenschaftler, die PCR-Mastermixe auf 96-Well-Platten übertragen, stark von der Verwendung elektronischer Pipetten. Die Verwendung einer manuellen Pipette erfordert 96 separate Übertragungen, was zu einer erheblichen ergonomischen Belastung führen würde. Im Gegensatz dazu können elektronische Pipetten die Übertragungszeiten um 30 Prozent oder mehr verkürzen, je nach Spitzengröße und Volumen der übertragenen Flüssigkeit. Neben der Zeitersparnis minimiert die Verwendung elektronischer Pipetten auch das Risiko von Handverletzungen und Ermüdung.
Die Luftverdrängungsrate und -verteilung werden über einen internen Motor reguliert, was dazu beiträgt, die Laufkontamination zu reduzieren und die Bildung von Luftblasen zu verhindern. Sie können für spezifische Laboraufgaben vorprogrammiert werden, was die Effizienz erhöht. Elektronische Pipetten bieten außerdem einen einstellbaren Spitzenabstand, sodass Wissenschaftler mehrere Proben gleichzeitig übertragen können.
Elektronische Mehrkanalpipette
Elektronische Mehrkanalpipetten kombinieren die Effizienz mehrerer Köpfe mit den ergonomischen Vorteilen der Automatisierung. Die Verwendung beider Techniken kann die Effizienz beim Befüllen von Mikroplatten erheblich verbessern. In vielen Fällen kann die zum Abschließen einer Aufgabe erforderliche Zeit auf weniger als eine Minute reduziert werden.
Serologische Pipette
In Gewebe- und Zellkulturanwendungen werden serologische Pipetten normalerweise aus Glas oder Polystyrol hergestellt. In Labors, in denen die Sterilisation Priorität hat, verwenden Wissenschaftler häufig Einwegpipetten aus strapazierfähigem Kunststoff. Serologische Pipetten werden auch häufig für Flüssigkeitsdosen über 1 ml verwendet.
Manuelle Stepperpipette
Mit einem Abgabebereich von bis zu 5 ml ist die Pipette ideal für grundlegende und sich wiederholende Aufgaben. Sie werden nach dem Direktverdrängungsprinzip betrieben und können verwendet werden, um kleine Proben schnell hintereinander abzugeben, ohne die Kammer nachfüllen zu müssen. Manuelle Stepper-Pipetten basieren auf dem Prinzip der Direktverdrängung und sind ideal für schwierig zu handhabende viskose und flüchtige Flüssigkeiten.