Comparação técnica de pipetagem a ar e pipetagem de deslocamento positivo
A pipetagem é um item básico de qualquer laboratório de química ou ciências da vida e pode variar de pipetagem manual de canal único a manipulação de líquidos robótica multicanal totalmente automatizada. Embora existam dezenas de diferentes técnicas 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 deslocamento de ar e 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 os benefícios e as desvantagens de ambas as abordagens ao considerar soluções para as necessidades de manuseio de líquidos do seu laboratório.
Princípio da Pipetagem por Deslocamento de Ar
Em uma pipeta de deslocamento de ar, também conhecida como pipeta de almofada de ar, o pistão é movido primeiro para baixo para liberar um volume específico de ar, dependendo da configuração de volume do instrumento. Quando o pistão sobe novamente, um vácuo parcial é criado e o mesmo volume de líquido é aspirado para a 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. Frequentemente, o pistão desce ainda mais para uma posição de parada final para “soprar” ou “purgar” qualquer líquido residual da ponta.
Princípio da Pipetagem de 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 do volume, o líquido preenche o volume exato da ponta capilar entre a cabeça do pistão e a extremidade da ponta, sem ar no meio. Normalmente, são usadas pontas descartáveis especiais nas quais o pistão é incluído na ponta para evitar a contaminação do instrumento. Quando o líquido é dispensado, 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 deslocamento positivo
As pipetas de deslocamento de ar oferecem desempenho altamente preciso para muitas aplicações rotineiras de manuseio de líquidos; eles são melhor usados para lidar com 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 de ar é econômico e em termos de tempo e custo para aplicações que não envolvem líquidos “difíceis”.
As pipetas que dependem do deslocamento de ar para aspiração e dispensação precisas 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 do 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 entrega insuficiente. As pipetas baseadas em deslocamento positivo podem oferecer pipetagem mais precisa para amostras que requerem temperaturas de congelamento, como enzimas de restrição, ou aquelas manipuladas 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 grudar na ponta da pipeta e não ser totalmente dispensados; esses líquidos também podem formar bolhas de ar quando aspirados muito rapidamente em uma pipeta de 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 selado e descartável.
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 menor esforço manual e monotonia para a equipe do laboratório. Considerar o(s) método(s) de deslocamento utilizado(s) pelos sistemas robóticos de manuseio de líquidos pode auxiliar na tomada de decisão ao investir em um desses instrumentos de trabalho pesado. 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 sejam aspirados e dispensados. O uso de pontas descartáveis 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 usam deslocamento de ar também podem enfrentar os mesmos problemas das pipetas tradicionais ao trabalhar com líquidos “difíceis” de diferentes temperaturas, viscosidade e volatilidade. Embora menos amplamente disponíveis e com custos de consumíveis mais altos, os robôs de manuseio de líquidos que suportam deslocamento positivo podem ser um investimento valioso para laboratórios que lidam frequentemente com tipos de amostras complicados, como misturas mestres de PCR viscosas ou soluções de proteína.
Uma terceira opção é o deslocamento de líquido, que é um método que utiliza o líquido do sistema, controlado por uma válvula solenoide, no lugar de uma almofada de ar para extrair e dispensar 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 esse 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 do 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.