Comparaison technique du pipetage à 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 robotisée de liquides multicanaux entièrement automatisée.Bien qu'il existe des dizaines de techniques différentes de manipulation de liquides 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 dispositif ;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 connue sous le nom de 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 du 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 afin 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 descend davantage 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 s'élève 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.Généralement, des embouts jetables spéciaux sont utilisés dans lesquels le piston est inclus dans l'embout pour éviter la contamination de l'instrument.Lorsque le liquide est distribué, le piston bien ajusté déplace la totalité du liquide et il n'est pas nécessaire de procéder à une étape de soufflage.

Quand utiliser des pipettes à déplacement d'air ou à déplacement positif

Les pipettes à déplacement d'air offrent des performances très précises pour de nombreuses applications courantes de manipulation de liquides ;ils sont mieux utilisés pour manipuler des solutions aqueuses et d’autres liquides non visqueux dans des conditions ambiantes.Les pointes utilisées pour le déplacement de l'air sont relativement peu coûteuses et plus faciles à changer par rapport aux pointes de piston capillaire spécialisées utilisées pour le déplacement positif.Par conséquent, le déplacement d’air est à la fois rentable et rapide pour les applications n’impliquant pas de liquides « difficiles ».

Les pipettes qui dépendent du déplacement de l'air pour une aspiration et une distribution précises de liquide peuvent rencontrer des problèmes dans différents scénarios.D’une part, la température du liquide peut avoir un impact sur le volume du coussin d’air, et ainsi conduire à l’aspiration de quantités de liquide inexactes.Lorsque le liquide est plus froid que la température ambiante, le coussin d'air peut rétrécir, entraînant une distribution excessive involontaire de la solution ;à l’inverse, les liquides plus chauds que la température ambiante peuvent dilater le coussin d’air et entraîner un débit insuffisant.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 volumétriques 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 protéiques peuvent avoir tendance à coller à la pointe de la pipette et ne pas être entièrement 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 un débit insuffisant.2 Grâce au contact direct entre le piston et la solution, les 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 lorsqu'il s'agit de solutions corrosives ou dangereuses.Les pipettes volumétriques réduisent le problème d'évaporation et de fuite et évitent la contamination ou l'endommagement du dispositif de pipetage grâce à l'utilisation d'un piston scellé et jetable.

Méthodes de déplacement dans la manipulation robotisée des liquides

La manipulation automatisée des liquides offre de nombreux avantages par rapport au pipetage manuel, parmi lesquels un débit accru, une plus grande précision et une réduction de la fatigue manuelle et de la monotonie pour le personnel de laboratoire.La prise en compte de la ou des méthodes de déplacement utilisées par les systèmes robotisés de manipulation de liquides peut aider à la prise de décision lors de l'investissement dans l'un de ces instruments performants.Le déplacement d'air est couramment utilisé dans ces machines, car l'automatisation permet d'éliminer certains pièges de cette méthode grâce à une cohérence accrue de la vitesse/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 et faciles à changer pour les méthodes de déplacement d'air garantit également l'efficacité des opérations automatisées et l'absence de contamination.

Cependant, les systèmes automatisés utilisant le déplacement d'air peuvent également être confrontés aux mêmes problèmes que les pipettes traditionnelles lorsqu'ils travaillent avec des liquides « difficiles » de température, viscosité et volatilité différentes.Bien que moins largement disponibles et avec des coûts de consommables plus élevés, les robots de manipulation de liquides prenant en charge le déplacement positif peuvent constituer un investissement rentable pour les laboratoires qui traitent fréquemment des types d'échantillons délicats tels que des mélanges maîtres PCR visqueux ou des 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 entraîne 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.L'un des problèmes liés au 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.Certains instruments offrent la possibilité de basculer entre les méthodes de déplacement à l'aide de différents modules ou de têtes de pipetage interchangeables, offrant ainsi une flexibilité maximale pour adapter le système à des applications spécifiques.