Las pipetas de desplazamiento de aire accionadas por pistón son un tipo de micropipetas , que son herramientas para manipular volúmenes de líquido en la escala de microlitros. Se utilizan más comúnmente en biología y bioquímica, y con menos frecuencia en química; el equipo es susceptible a daños por muchos solventes orgánicos.
Estas pipetas funcionan mediante el desplazamiento de aire impulsado por un pistón . El vacío se genera mediante el desplazamiento vertical de un pistón metálico o cerámico dentro de una funda hermética. El movimiento ascendente del pistón, impulsado por la depresión del émbolo, crea un vacío en el espacio que deja libre el pistón. Para llenar el vacío, el aire de la punta asciende, que luego es reemplazado por el líquido que es aspirado hacia la punta y, por lo tanto, está disponible para su transporte y dispensación en otro lugar.
La técnica estéril evita que el líquido entre en contacto con la pipeta. En su lugar, el líquido se aspira y se dispensa desde una punta de pipeta desechable que se desecha después de transferir el líquido y se utiliza una punta de pipeta nueva para la siguiente transferencia. Al presionar el botón de expulsión de la punta, se retira la punta, que se desecha sin que el operador la manipule y se desecha de forma segura en un recipiente adecuado. Esto también evita que las sustancias que se miden contaminen o dañen el mecanismo de medición calibrado.
El émbolo se presiona tanto para extraer como para dispensar el líquido. El funcionamiento normal consiste en presionar el botón del émbolo hasta el primer tope mientras la pipeta se mantiene en el aire. A continuación, la punta se sumerge en el líquido que se va a transportar y el émbolo se suelta de forma lenta y uniforme. Esto hace que el líquido suba hasta la punta. A continuación, el instrumento se mueve hasta la ubicación de dispensación deseada. El émbolo se presiona nuevamente hasta el primer tope y luego hasta el segundo tope, o posición de "expulsión". Esta acción evacuará por completo la punta y dispensará el líquido. En una pipeta ajustable, el volumen de líquido contenido en la punta es variable; se puede cambiar mediante un dial u otro mecanismo, según el modelo. Algunas pipetas incluyen una pequeña ventana que muestra el volumen seleccionado actualmente. Las puntas de pipeta de plástico están diseñadas para soluciones acuosas y no se recomiendan para su uso con disolventes orgánicos que puedan disolver los plásticos de las puntas o incluso de las pipetas.
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Existen varios tipos diferentes de pipetas de desplazamiento de aire:
Las micropipetas pueden tomar un volumen mínimo de 0,2 μL y un volumen máximo de 10.000 μL (10 mL). [2] [3] Por lo tanto, se utilizan para transferencias a menor escala que equipos como las pipetas graduadas , que vienen en volúmenes de 5, 10, 25 y 50 mL.
El tipo más común de pipetas se puede configurar para un volumen determinado dentro de su rango operativo y se denominan ajustables. Estas pipetas suelen tener una etiqueta con su rango de volumen, como "10–100 μL". Estos límites son, de hecho, los límites, ya que sobrepasarlos provocaría daños en el sistema de pipeteo. La pipeta de volumen fijo no se puede cambiar. Como hay menos piezas móviles, el mecanismo es menos complejo, lo que da como resultado una medición de volumen más precisa.
En 1972, varias personas de la Universidad de Wisconsin-Madison (principalmente Warren Gilson y Henry Lardy ) mejoraron la pipeta de volumen fijo, desarrollando la pipeta con volumen variable. [4] Warren Gilson fundó Gilson Inc. basándose en esta invención.
Para un uso óptimo, cada proveedor de pipetas ofrece una amplia gama de capacidades diferentes. Un rango de volumen pequeño de una pipeta, como 10–100 μL, da como resultado una precisión mucho mayor que un rango amplio de 0,1–1000 μL por pipeta.
En cuanto al volumen transferido, se debe seleccionar la pipeta más pequeña que pueda manejar el volumen requerido. Esto es importante porque la precisión disminuye cuando el volumen establecido está cerca de la capacidad mínima de la pipeta. Por ejemplo, si se dispensan 50 μl utilizando una pipeta de 5000 μl, los resultados serán bastante pobres. Utilizar una pipeta de 300 μl dará mejores resultados, mientras que utilizar una pipeta de 50 μl sería lo ideal. [5]
Para el proceso de pipeteo se necesitan dos componentes: La pipeta y las puntas desechables . Las puntas son herramientas de plástico de un solo uso. En general, están hechas de polipropileno . Dependiendo del tamaño de la pipeta, el usuario necesita tamaños de punta específicos como: 10 μL, 100 μL, 200 μL, 1.000 μL, otros tamaños no estándar, como 5.000 μL (5 mL) o 10.000 μL (10 mL). La mayoría de las puntas tienen un código de color para una fácil identificación como natural (incolora) para volúmenes bajos (0,1–10 μL), amarillo (10–100 μL) o azul (100–1.000 μL). La pipeta correspondiente tiene el mismo código de color , impreso en la pipeta.
Para aplicaciones especiales, existen puntas con filtro. Estas puntas tienen una pequeña pieza de espuma plástica en el cono superior para evitar que los aerosoles de muestra contaminen la pipeta.
En general, todas las puntas se almacenan en cajas de 8 × 12 para 96 piezas en posición vertical. El espaciado de las puntas en estas cajas suele estar estandarizado para la compatibilidad con pipetas multicanal de distintos proveedores.
Existen dos sistemas principales de puntas, llamadas cónicas o cilíndricas , dependiendo de la forma del punto de contacto de las pipetas y la punta. [6]
Según la cantidad de pistones que tenga una pipeta, se distingue entre pipetas monocanal y pipetas multicanal. Para aplicaciones manuales de alto rendimiento, como llenar una placa de microtitulación de 96 pocillos , la mayoría de los investigadores prefieren una pipeta multicanal. En lugar de manipular pocillo por pocillo, se puede manipular una fila de 8 pocillos en paralelo, ya que este tipo de pipeta tiene 8 pistones en paralelo.
Algunos fabricantes ofrecen pipetas con espaciado de puntas ajustable, lo que permite transferir múltiples muestras en paralelo entre distintos formatos de material de laboratorio.
Para mejorar la ergonomía de las pipetas reduciendo la fuerza necesaria, se desarrollaron pipetas electrónicas. El movimiento manual del pistón se sustituye por un pequeño motor eléctrico alimentado por una batería . Mientras que las pipetas manuales necesitan un movimiento del pulgar (hasta 3 cm), las pipetas electrónicas tienen un botón principal. La programación de la pipeta se realiza generalmente mediante una rueda de control y algunos botones adicionales. Todos los ajustes se muestran en una pequeña pantalla. Las pipetas electrónicas pueden reducir el riesgo de lesiones de tipo RSI . [7] [8]
Las pipetas repetidoras son pipetas especializadas, optimizadas para realizar pasos de trabajo repetidos, como dispensar varias veces un volumen específico, como 20 μL, a partir de una única aspiración de un volumen mayor. En general, tienen puntas específicas que no encajan en las pipetas normales. Algunas pipetas electrónicas pueden realizar esta función utilizando puntas estándar.
Algunas pipetas de desplazamiento de aire pueden contar además con un mecanismo de bloqueo (denominado "pipetas de bloqueo") para permitir un mejor cambio de volumen y, al mismo tiempo, preservar la precisión. Al bloquear el volumen establecido mientras se realizan varias acciones de pipeteo idénticas, se evitan cambios accidentales en el ajuste del volumen de la pipeta. El mecanismo de bloqueo suele ser un interruptor mecánico cerca de los controles de ajuste de la pipeta que interfiere con el mecanismo de ajuste para evitar el movimiento. Sin embargo, algunas pipetas cuentan con diales para configurar los dígitos de volumen individuales que solo se pueden ajustar cuando se desbloquean presionando y girando el émbolo. [9]
Para lograr una precisión constante y un funcionamiento uniforme y repetible, las pipetas deben calibrarse a intervalos periódicos. Estos intervalos varían en función de varios factores:
En condiciones promedio, la mayoría de las pipetas se pueden calibrar semestralmente (cada seis meses) y ofrecer un rendimiento satisfactorio. Las instituciones reguladas por las normas GMP/GLP de la Administración de Alimentos y Medicamentos generalmente se benefician de una calibración trimestral o cada tres meses. Las aplicaciones críticas pueden requerir un servicio mensual, mientras que las instituciones de investigación y educativas pueden necesitar solo un servicio anual. Estas son pautas generales y cualquier decisión sobre el intervalo de calibración adecuado debe tomarse con cuidado e incluir consideraciones sobre la pipeta en cuestión (algunas son más confiables que otras), las condiciones en las que se utiliza la pipeta y los operadores que la utilizan.
La calibración se realiza generalmente mediante análisis gravimétrico. Esto implica dispensar muestras de agua destilada en un recipiente receptor colocado sobre una balanza analítica de precisión. La densidad del agua es una constante conocida y, por lo tanto, la masa de la muestra dispensada proporciona una indicación precisa del volumen dispensado. La humedad relativa, la temperatura ambiente y la presión barométrica son factores que influyen en la precisión de la medición y, por lo general, se combinan en una fórmula compleja y se calculan como el factor Z. Este factor Z se utiliza luego para modificar la salida de datos de masa bruta de la balanza y proporcionar una medición ajustada y más precisa.
El método colorimétrico utiliza concentraciones precisas de agua coloreada para afectar la medición y determinar el volumen dispensado. Se utiliza un espectrofotómetro para medir la diferencia de color antes y después de la aspiración de la muestra, lo que proporciona una lectura muy precisa. Este método es más caro que el método gravimétrico más común, dado el costo de los reactivos coloreados, y se recomienda cuando se requiere una precisión óptima. También se recomienda para la calibración de pipetas de volumen extremadamente bajo, en el rango de 2 microlitros, porque las incertidumbres inherentes del método gravimétrico, realizado con balanzas de laboratorio estándar, se vuelven excesivas. Las microbalanzas calibradas adecuadamente, capaces de leer en el rango de microgramos (10 −6 g) también se pueden utilizar de manera efectiva para el análisis gravimétrico de micropipetas de bajo volumen, pero solo si las condiciones ambientales están bajo un control estricto. Las balanzas de seis posiciones y los controles ambientales aumentan drásticamente el costo de dichas calibraciones.
