Comparação técnica entre pipetagem de ar e pipetagem de deslocamento positivo

A pipetagem é essencial em qualquer laboratório de química ou ciências biológicas e pode variar desde a pipetagem manual de canal único até o manuseio robótico de líquidos multicanal totalmente automatizado.Embora existam dezenas de técnicas diferentes de manuseio de líquidos usadas para uma ampla gama de aplicações e muitas outras opções de instrumentos disponíveis no mercado, dois dos princípios básicos mais comuns para a transferência de pequenos volumes de líquido são o deslocamento de ar e a pipetagem de deslocamento positivo.

Cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens que devem ser consideradas ao investir em um novo instrumento ou dispositivo;é importante conhecer as vantagens e desvantagens de ambas as abordagens ao considerar soluções para as necessidades de manipulação de líquidos do seu laboratório.

Princípio da Pipetagem por Deslocamento de Ar

Em uma pipeta de deslocamento de ar, também conhecida como pipeta com almofada de ar, o pistão é primeiro movido para baixo para liberar um volume específico de ar, dependendo da configuração de volume do instrumento.Quando o pistão sobe novamente, é criado um vácuo parcial e o mesmo volume de líquido é aspirado para dentro da pipeta.Uma almofada de ar separa o pistão do líquido, de modo que os dois nunca entram em contato direto.Para dispensar o líquido, o pistão desce novamente e o ar empurra o líquido para fora da ponta da pipeta.Freqüentemente, o pistão desce ainda mais até uma posição de parada final para “soprar” ou “purgar” qualquer líquido residual da ponta.

Princípio da Pipetagem com Deslocamento Positivo

A pipetagem de deslocamento positivo depende do contato direto entre o pistão e o líquido que está sendo transferido.Quando o pistão sobe uma distância específica, com base na configuração de volume, o líquido preenche o volume exato da ponta capilar entre a cabeça do pistão e a extremidade da ponta, sem ar entre eles.Normalmente, são utilizadas pontas descartáveis ​​especiais nas quais o pistão é incluído dentro da ponta para evitar a contaminação do instrumento.Quando o líquido é distribuído, o pistão bem ajustado desloca todo o líquido e não há necessidade de uma etapa de sopro.

Quando usar pipetas de deslocamento de ar versus pipetas de deslocamento positivo

As pipetas de deslocamento de ar oferecem desempenho altamente preciso para muitas aplicações rotineiras de manuseio de líquidos;eles são mais usados ​​para manusear soluções aquosas e outros líquidos não viscosos em condições ambientais.As pontas usadas para deslocamento de ar são relativamente baratas e mais fáceis de trocar em comparação com as pontas de pistão capilar especializadas usadas para deslocamento positivo.Portanto, o deslocamento do ar é econômico e em termos de tempo e custo para aplicações que não envolvem líquidos 'difíceis'.

Pipetas que dependem do deslocamento de ar para aspiração e distribuição precisa de líquidos podem apresentar problemas em alguns cenários diferentes.Por um lado, a temperatura do líquido pode impactar o volume da almofada de ar e, assim, levar à aspiração de quantidades imprecisas de líquido.Quando o líquido está mais frio que a temperatura ambiente, a almofada de ar pode encolher, levando a uma entrega excessiva não intencional da solução;inversamente, líquidos mais quentes que a temperatura ambiente podem expandir a almofada de ar e resultar em fornecimento insuficiente.Pipetas baseadas em deslocamento positivo podem oferecer pipetagem mais precisa para amostras que requerem temperaturas de congelamento, como enzimas de restrição, ou aquelas manuseadas em temperaturas mais altas, como culturas de células de mamíferos ou soluções de reação em cadeia da polimerase (PCR).1

Outro cenário para o qual as pipetas de deslocamento positivo são adequadas é o manuseio de líquidos altamente viscosos.Líquidos viscosos como glicerol, gorduras, óleos, resinas e soluções proteicas podem tender a aderir à ponta da pipeta e não serem totalmente dispensados;esses líquidos também podem formar bolhas de ar quando aspirados muito rapidamente em uma pipeta com almofada de ar, resultando em fornecimento insuficiente.2 Com o contato direto entre o pistão e a solução, soluções viscosas podem ser extraídas em volumes precisos e o volume total é completamente deslocado por o pistão deslizando contra as paredes do cilindro capilar.

Líquidos voláteis como acetona e metanol podem ser difíceis de pipetar usando métodos de deslocamento de ar devido à evaporação e vazamento.3 A evaporação na almofada de ar é problemática não apenas devido à imprecisão no volume de líquido dispensado, mas também devido à contaminação do dispositivo de pipetagem , especialmente quando estão envolvidas soluções corrosivas ou perigosas.As pipetas de deslocamento positivo reduzem o problema de evaporação e vazamento e evitam contaminação ou danos ao dispositivo de pipetagem devido ao uso de um pistão descartável selado.

Métodos de deslocamento no manuseio robótico de líquidos

O manuseio automatizado de líquidos oferece muitos benefícios em relação à pipetagem manual, entre os quais o aumento do rendimento, maior precisão e redução do esforço manual e da monotonia para a equipe do laboratório.Considerar o(s) método(s) de deslocamento usado(s) pelos sistemas robóticos de manuseio de líquidos pode auxiliar na tomada de decisão ao investir em um desses instrumentos robustos.O deslocamento de ar é comumente usado nessas máquinas, pois a automação ajuda a aliviar algumas armadilhas desse método por meio do aumento da consistência da velocidade/técnica de pipetagem e das habilidades de monitoramento de pressão para garantir que volumes precisos de líquido estejam sendo aspirados e dispensados.O uso de pontas descartáveis ​​e de fácil troca para métodos de deslocamento de ar também mantém as operações automatizadas eficientes e livres de contaminação.

No entanto, os sistemas automatizados que utilizam deslocamento de ar também podem enfrentar os mesmos problemas que as pipetas tradicionais ao trabalhar com líquidos “difíceis” de diferentes temperaturas, viscosidades e volatilidades.Embora menos amplamente disponíveis e com custos de consumo mais elevados, os robôs de manipulação de líquidos que suportam deslocamento positivo podem ser um investimento valioso para laboratórios que frequentemente manuseiam tipos de amostras complicadas, como misturas principais de PCR viscosas ou soluções proteicas.

Uma terceira opção é a do deslocamento de líquido, que é um método que utiliza líquido do sistema, controlado por uma válvula solenóide, no lugar de uma almofada de ar para extrair e distribuir volumes precisos de líquido de amostra.4 O líquido é menos compressível que o ar, o que leva a menos erros, especialmente ao dispensar volumes muito pequenos, e este método também pode ser usado com pontas fixas em vez de pontas descartáveis, o que economiza custos com consumíveis.O líquido do sistema pode ser usado para lavar as pontas fixas e eliminar contaminantes, embora as pontas descartáveis ​​ainda sejam uma opção para evitar ainda mais a contaminação.Uma preocupação com o deslocamento de líquido é a mistura do líquido de trabalho com o líquido da amostra, mas isso pode ser limitado pela separação dos dois fluidos com uma pequena bolha de ar ou um líquido imiscível.Alguns instrumentos oferecem a capacidade de alternar entre métodos de deslocamento usando módulos diferentes ou cabeçotes de pipetagem intercambiáveis, oferecendo flexibilidade máxima para adaptar o sistema a aplicações específicas.