Comparaison technique du pipetage à l'air et du pipetage à déplacement positif
Le pipetage est un élément essentiel de tout laboratoire de chimie ou de sciences de la vie et peut aller du pipetage manuel monocanal à la manipulation de liquides robotisée multicanal entièrement automatisée. Bien qu'il existe des dizaines de techniques de manipulation de liquide différentes utilisées pour un large éventail d'applications et de nombreuses autres options d'instruments disponibles sur le marché, deux des principes de base les plus courants pour le transfert de petits volumes de liquide sont le déplacement d'air et le pipetage à déplacement positif.
Chaque méthode a ses propres avantages et inconvénients qui doivent être pris en compte lors de l'investissement dans un nouvel instrument ou appareil ; il est important de connaître les avantages et les inconvénients des deux approches lorsque vous envisagez des solutions pour les besoins de manipulation de liquides de votre laboratoire.
Principe du pipetage par déplacement d'air
Dans une pipette à déplacement d'air, également appelée pipette à coussin d'air, le piston est d'abord déplacé vers le bas pour libérer un volume d'air spécifique en fonction du réglage de volume de l'instrument. Lorsque le piston remonte, un vide partiel est créé et le même volume de liquide est aspiré dans la pipette. Un coussin d'air sépare le piston du liquide, de sorte que les deux n'entrent jamais en contact direct. Pour distribuer le liquide, le piston redescend et l'air pousse le liquide hors de la pointe de la pipette. Souvent, le piston est encore descendu jusqu'à une position d'arrêt final afin de « souffler » ou de « purger » tout liquide résiduel de la pointe.
Principe du pipetage à déplacement positif
Le pipetage à déplacement positif repose sur un contact direct entre le piston et le liquide transféré. Lorsque le piston monte d'une distance spécifique, en fonction du réglage du volume, le liquide remplit le volume exact de la pointe capillaire entre la tête du piston et l'extrémité de la pointe, sans air entre les deux. Typiquement, des pointes jetables spéciales sont utilisées dans lesquelles le piston est inclus dans la pointe pour éviter la contamination de l'instrument. Lorsque le liquide est distribué, le piston à ajustement serré déplace tout le liquide, et il n'y a pas besoin d'étape de soufflage.
Quand utiliser les pipettes à déplacement d'air par rapport aux pipettes à déplacement positif
Les pipettes à déplacement d'air offrent des performances très précises pour de nombreuses applications de routine de manipulation de liquides ; ils sont mieux utilisés pour manipuler des solutions aqueuses et d'autres liquides non visqueux dans des conditions ambiantes. Les embouts utilisés pour le déplacement d'air sont relativement peu coûteux et plus faciles à changer que les embouts de piston capillaire spécialisés utilisés pour le déplacement positif. Par conséquent, le déplacement d'air est à la fois rapide et économique pour les applications n'impliquant pas de liquides « difficiles ».
Les pipettes qui reposent sur le déplacement d'air pour une aspiration et une distribution précises des liquides peuvent rencontrer des problèmes dans quelques scénarios différents. D'une part, la température du liquide peut impacter le volume du coussin d'air, et ainsi conduire à l'aspiration de quantités imprécises de liquide. Lorsque le liquide est plus froid que la température ambiante, le coussin d'air peut rétrécir, entraînant une sur-délivrance involontaire de la solution ; à l'inverse, les liquides plus chauds que la température ambiante peuvent dilater le coussin d'air et entraîner une sous-délivrance. Les pipettes à déplacement positif peuvent offrir un pipetage plus précis pour les échantillons qui nécessitent des températures de congélation, comme les enzymes de restriction, ou ceux manipulés à des températures plus élevées, comme les cultures de cellules de mammifères ou les solutions de réaction en chaîne par polymérase (PCR).1
Un autre scénario pour lequel les pipettes à déplacement positif sont bien adaptées est la manipulation de liquides très visqueux. Les liquides visqueux tels que le glycérol, les graisses, les huiles, les résines et les solutions de protéines peuvent avoir tendance à coller à la pointe de la pipette et à ne pas être complètement distribués ; ces liquides peuvent également former des bulles d'air lorsqu'ils sont aspirés trop rapidement dans une pipette à coussin d'air, ce qui entraîne une sous-livraison.2 Avec un contact direct entre le piston et la solution, des solutions visqueuses peuvent être aspirées dans des volumes précis et le volume total est complètement déplacé par le piston glissant contre les parois du cylindre capillaire.
Les liquides volatils tels que l'acétone et le méthanol peuvent être difficiles à pipeter à l'aide de méthodes de déplacement d'air en raison de l'évaporation et des fuites.3 L'évaporation dans le coussin d'air est problématique non seulement en raison de l'imprécision du volume de liquide distribué, mais également en raison de la contamination du dispositif de pipetage. , en particulier lorsque des solutions corrosives ou dangereuses sont impliquées. Les pipettes à déplacement positif réduisent le problème de l'évaporation et des fuites et empêchent la contamination ou l'endommagement du dispositif de pipetage en raison de l'utilisation d'un piston jetable scellé.
Méthodes de déplacement dans la manipulation robotique des liquides
La manipulation automatisée des liquides offre de nombreux avantages par rapport au pipetage manuel, notamment un débit accru, une plus grande précision et une réduction de la fatigue des mains et de la monotonie pour le personnel de laboratoire. Considérer la ou les méthodes de déplacement utilisées par les systèmes robotiques de manipulation de liquides peut aider à la prise de décision lors de l'investissement dans l'un de ces instruments de travail. Le déplacement d'air est couramment utilisé dans ces machines, car l'automatisation aide à éliminer certains pièges de cette méthode grâce à une cohérence accrue de la vitesse/de la technique de pipetage et des capacités de surveillance de la pression pour garantir que des volumes précis de liquide sont aspirés et distribués. L'utilisation d'embouts jetables faciles à changer pour les méthodes de déplacement d'air maintient également les opérations automatisées efficaces et sans contamination.
Cependant, les systèmes automatisés qui utilisent le déplacement d'air peuvent également être confrontés aux mêmes problèmes que les pipettes traditionnelles lorsqu'ils travaillent avec des liquides « difficiles » de température, de viscosité et de volatilité différentes. Bien que moins largement disponibles et avec des coûts de consommables plus élevés, les robots de manipulation de liquides qui prennent en charge le déplacement positif peuvent constituer un investissement valable pour les laboratoires qui traitent fréquemment des types d'échantillons délicats tels que les mélanges maîtres PCR visqueux ou les solutions protéiques.
Une troisième option est celle du déplacement de liquide, qui est une méthode qui utilise le liquide du système, contrôlé par une électrovanne, à la place d'un coussin d'air pour aspirer et distribuer des volumes précis d'échantillon liquide.4 Le liquide est moins compressible que l'air, ce qui conduit à moins d'erreurs, en particulier lors de la distribution de très petits volumes, et cette méthode peut également être utilisée avec des embouts fixes plutôt qu'avec des embouts jetables, ce qui permet d'économiser des coûts de consommables. Le liquide du système peut être utilisé pour laver les embouts fixes et éliminer les contaminants, bien que les embouts jetables restent une option pour prévenir davantage la contamination. Un problème avec le déplacement de liquide est le mélange du liquide de travail avec le liquide échantillon, mais cela peut être limité en séparant les deux fluides avec une petite bulle d'air ou un liquide non miscible.