pipeta de desplazamiento de aire

Las pipetas de desplazamiento de aire accionadas por pistón son un tipo de micropipeta , herramientas que se utilizan para manipular volúmenes de líquido en la escala de microlitros. Se emplean con mayor frecuencia en biología y bioquímica, y con menos frecuencia en química; este equipo es susceptible a daños por la acción de muchos disolventes orgánicos.

Estas pipetas funcionan mediante el desplazamiento de aire impulsado por un pistón . El vacío se genera por el movimiento vertical de un pistón metálico o cerámico dentro de una funda hermética. El movimiento ascendente del pistón, impulsado por la presión del émbolo, crea un vacío en el espacio que deja libre. Para llenar este vacío, el aire de la punta asciende y es reemplazado por el líquido que sube hacia la punta, quedando así disponible para su transporte y dispensación.

La técnica estéril evita que el líquido entre en contacto con la pipeta. En su lugar, el líquido se aspira y se dispensa mediante una punta de pipeta desechable que se desecha tras la transferencia, y se utiliza una punta nueva para la siguiente transferencia. Al presionar el botón de expulsión de la punta, esta se retira sin ser manipulada por el operador y se desecha de forma segura en un contenedor adecuado. Esto también evita la contaminación o el daño del mecanismo de medición calibrado por las sustancias que se están midiendo.

El émbolo se presiona para aspirar y 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, se sumerge la punta en el líquido que se va a transportar y se suelta el émbolo de forma lenta y uniforme. Esto aspira el líquido hacia la punta. Luego, se mueve el instrumento al lugar de dispensación deseado. Se vuelve a presionar el émbolo hasta el primer tope y, a continuación, hasta el segundo tope o posición de "expulsión". Esta acción evacua completamente la punta y dispensa 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. Las puntas de pipeta de plástico están diseñadas para soluciones acuosas y no se recomienda su uso con disolventes orgánicos que puedan disolver el plástico de las puntas o incluso las pipetas.

Existen varios tipos diferentes de pipetas de desplazamiento de aire:

• ajustable o fijo
• volumen manejado
• Monocanal , multicanal o repetidor
• espaciado de puntas ajustable
• puntas cónicas o puntas cilíndricas
• estándar o con bloqueo
• manual o electrónico
• fabricante

Volumen ajustable o fijo

Las micropipetas pueden contener 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.

Las pipetas más comunes, que permiten ajustar el volumen dentro de su rango operativo, se denominan ajustables. Suelen tener una etiqueta que indica su rango de volumen, como "10–100  μL". Estos límites son definitivos, ya que sobrepasarlos dañaría el sistema de pipeteo. Las pipetas de volumen fijo no permiten modificar el volumen. Al tener menos piezas móviles, su mecanismo es menos complejo, lo que resulta en una medición de volumen más precisa.

La primera micropipeta de desplazamiento de aire ajustable conocida data de 1877 (fotografía mostrada a la derecha), pero en 1972, varios investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison (principalmente Warren Gilson y Henry Lardy ) mejoraron la pipeta de volumen fijo, desarrollando la pipeta moderna de volumen variable. ^{[ 5 ]} Warren Gilson fundó Gilson Inc. basándose en este invento.

Volumen

Para un uso óptimo, cada proveedor de pipetas ofrece una amplia gama de capacidades, que suelen incluir pipetas de 2, 10, 20, 100, 200 y 1000 μL. Un rango de volumen pequeño, como de 10 a 100 μL, proporciona una precisión mucho mayor que un rango amplio, de 0,1 a 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 ajustado se acerca a la capacidad mínima de la pipeta. Generalmente, una pipeta tiene una precisión óptima entre el 35 % y el 100 % de su volumen nominal, y no debe usarse por debajo del 10 % de dicho volumen. ^{[ 6 ]} Por ejemplo, usar una pipeta de 1000 μl para 50 μl de líquido no es lo ideal, y usar una pipeta de 100 μl dará mejores resultados. ^{[ 7 ]}

Otros factores, como el ángulo de la punta y la profundidad de inmersión, también pueden afectar sustancialmente la precisión. Pueden ser necesarios otros métodos, como el pipeteo inverso para líquidos viscosos, o saturar el aire dentro de la pipeta con vapor de líquido pipeteando hacia arriba y hacia abajo varias veces para "cebar" la pipeta antes de transferir el líquido cuando se trata de un líquido volátil. ^{[ 6 ]}

Pipetas monocanal y multicanal

Según el número de pistones de una pipeta, se distinguen las pipetas monocanal de las multicanal. Para aplicaciones manuales de alto rendimiento, como el llenado de una placa de microtitulación de 96 pocillos , la mayoría de los investigadores prefieren una pipeta multicanal. En lugar de procesar los pocillos uno por uno, se puede procesar una fila de 8 pocillos en paralelo, ya que este tipo de pipeta cuenta con 8 pistones en paralelo.

Mecanismo de bloqueo

Algunas pipetas de desplazamiento de aire pueden incorporar un mecanismo de bloqueo (denominadas "pipetas con bloqueo") para facilitar el ajuste del volumen sin comprometer la precisión. Al bloquear el volumen configurado durante varias pipeteadas idénticas, se evitan cambios accidentales en el ajuste del volumen de la pipeta. El mecanismo de bloqueo suele ser un interruptor mecánico situado cerca de los controles de ajuste de la pipeta que interfiere con el mecanismo de ajuste para impedir su movimiento. Sin embargo, algunas pipetas cuentan con diales para ajustar los dígitos individuales del volumen, los cuales solo se pueden modificar al desbloquearlos presionando y girando el émbolo. ^{[ 11 ]}

Para lograr una precisión constante y un funcionamiento uniforme y repetible, las pipetas deben calibrarse a intervalos periódicos. Estos intervalos varían según diversos factores:

• La habilidad y la capacitación de los operadores. Los operadores capacitados tienden a manejar el instrumento con mayor precisión y cometen menos errores que afecten la exactitud.
• El líquido dispensado por la pipeta. Los líquidos corrosivos y volátiles tienden a emitir vapores que ascienden por el vástago de la pipeta incluso en condiciones de funcionamiento adecuadas y pueden corroer el pistón y los resortes metálicos, o los sellos y las juntas tóricas que proporcionan un cierre hermético entre el pistón y el manguito circundante.
• Manipulación adecuada y cuidadosa. Las pipetas que se caen con frecuencia, que se manipulan descuidadamente o se usan de forma brusca, o que no se almacenan correctamente en posición vertical, tenderán a perder precisión con el tiempo.
• La precisión requerida por el instrumento. Las aplicaciones que exigen la máxima precisión también requieren una calibración más frecuente. Los instrumentos utilizados exclusivamente para investigación o en entornos educativos generalmente requieren una calibración menos frecuente.

En condiciones normales, la mayoría de las pipetas se pueden calibrar semestralmente (cada seis meses) y ofrecen un rendimiento satisfactorio. Las instituciones reguladas por las normas GMP/GLP de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) generalmente se benefician de una calibración trimestral, es decir, cada tres meses. Las aplicaciones críticas pueden requerir un servicio mensual, mientras que las instituciones de investigación y educación pueden necesitar solo un servicio anual. Estas son pautas generales y cualquier decisión sobre el intervalo de calibración adecuado debe tomarse con cuidado, considerando la pipeta en cuestión (algunas son más fiables que otras), las condiciones de uso y los operadores que la utilizan.

La calibración se realiza generalmente mediante análisis gravimétrico. Esto implica dispensar muestras de agua destilada en un recipiente colocado sobre una balanza analítica de precisión. La densidad del agua es una constante bien conocida, por lo que la masa de la muestra dispensada proporciona una indicación precisa del volumen dispensado. La humedad relativa, la temperatura ambiente y la presión barométrica influyen en la precisión de la medición y, por lo general, se combinan en una fórmula compleja que da como resultado el factor Z. Este factor Z se utiliza para modificar los datos de masa brutos de la balanza y obtener una medición ajustada y más precisa.

El método colorimétrico utiliza concentraciones precisas de agua coloreada para influir en la medición y determinar el volumen dispensado. Se emplea 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 costoso que el método gravimétrico, más común, debido al precio 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, ya que las incertidumbres inherentes del método gravimétrico, realizado con balanzas de laboratorio estándar, resultan excesivas. Las microbalanzas debidamente calibradas, capaces de medir en el rango de microgramos (10⁻⁶ ^g ), también pueden utilizarse eficazmente para el análisis gravimétrico de micropipetas de bajo volumen, pero solo si las condiciones ambientales están bajo estricto control. Las balanzas de seis decimales y los controles ambientales aumentan drásticamente el coste de dichas calibraciones.

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  Pipetas monocanal Oxford
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  Diferentes volúmenes de micropipetas.