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Liquid Handling

Der tausendste Teil eines Liters geht um die Welt

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Schnitger überließ Eppendorf als alleinigem Lizenznehmer Fertigung und Vertrieb der „Marburg-Pipette“, die das Unternehmen mit seiner Hilfe in mehreren Entwicklungsstufen an die Anforderungen im klinisch-chemischen Labor anpasste. Der Grundstein für die Liquid-Handling-Sparte bei Eppendorf war gelegt.

Das „Eppendorf Mikrolitersystem“

Diese erste industriell gefertigte Kolbenhubpipette zog die Entwicklung eines kompletten Systems neuer Ausrüstung für das Arbeiten im Mikrolitermaßstab nach sich. Die Aufsteckspitzen wurden nun industriell gefertigt, die Reaktionsgefäße auf das Arbeiten mit kleinen Volumina angepasst. 1963 kam das erste Eppendorf Tube auf den Markt und revolutionierte als „Eppi“ genanntes 1,5-ml-Reaktionsgefäß bald Medizin- und Wissenschaftslabore auf der ganzen Welt. Jede Analyse benötigt saubere Gefäße zur Probennahme: Insbesondere die Fortschritte in der Molekularbiologie und klinischen Forschung wären ohne das Eppi mit seinen nach und nach weiter entwickelten, spezifischen Materialeigenschaften und ohne die Einwegspitzen nicht vorstellbar gewesen.

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In den Laborgeräten wie Zentrifugen, Schüttlern oder Heizblöcken wurde dieser „Paradigmenwechsel“ konsequent fortgeführt – das „Eppendorf Mikrolitersystem“ war geboren, das zum globalen Maßstab für Forschung und klinische Chemie werden sollte. Mit dessen Einführung im Jahr 1964 existierte nun ein System, mit dem die im Bereich von Molekularbiologie oder Wirkstoffforschung naturgemäß kleinen, häufig sehr wertvollen Proben sicher und sauber gehandhabt werden konnten. Im Bereich der klinischen Chemie führte die Einführung des Mikrolitersystems dazu, dass die für diagnostische Analysen notwendigen Volumina bei Blutentnahmen drastisch reduziert, die Patienten somit geschont werden konnten.

1965 begann Eppendorf mit dem Aufbau seiner Firmenzentrale am Barkhausenweg in Hamburg. 1966 hatte das Unternehmen über eine Millionen Eppendorf Tubes verkauft, nur fünf Jahre später wurde die Zehn-Millionen-Grenze überschritten. Aufgrund der großen Nachfrage nach Tubes und Pipettenspitzen wurde 1975 eine Produktionsstätte in Oldenburg, Holstein, eröffnet, in der bis heute Verbrauchsmaterialien produziert werden. Ein Jahr zuvor hatte das Unternehmen den 500. Mitarbeiter eingestellt.

Direktverdrängung als Prinzip

Genauigkeit und Reproduzierbarkeit sind beim Pipettieren entscheidend. Durch technisch-konstruktive Weiterentwicklungen gelang es dem Unternehmen in den Folgejahren Präzision und Richtigkeit der ersten Pipetten-Modelle deutlich zu verbessern. Daneben wurde das Portfolio, eng an den Bedürfnissen der Anwender orientiert, weiterentwickelt und ausgebaut. Im Bereich des Mikrolitersystems ging der Trend von anfänglich eher starren Laboraufbauten hin zu immer flexibleren, modularen Systemen. Auch bei den Pipetten war zunehmend mehr Flexibilität gefragt. Ausgehend von den anfänglich als Festvolumenpipetten konstruierten Systemen wurden nun Pipetten mit einstellbaren Volumina entworfen.

Gleichzeitig nahmen die Anforderungen an Probendurchsatz und Geschwindigkeit zu. Schon Schnitger war sich zudem der Limitation von Luftpolsterpipetten durch Einfluss physikalischer Messgrößen bewusst. Im Jahr 1979, 17 Jahre nach der Einführung der ersten Kolbenhubpipette, revolutionierte Eppendorf den Life-Science-Markt erneut durch die Einführung der Multipette als erste Pipette nach dem Direktverdrängerprinzip. Der manuelle Handdispenser ist bis heute eines der erfolgreichsten Eppendorf-Produkte (s. Abb. 2). Die Multipette bediente einerseits den Bedarf nach höheren Durchsätzen, indem sie Dispensierserien ohne wiederholtes Aufziehen möglich machte. Andererseits eröffnete das im Vergleich zur Luftpolsterpipette grundlegend andere Pipettierprinzip eine wesentlich geringere Beeinflussung des Pipettierens durch physikalische Messgrößen wie die Temperatur oder durch chemisch-physikalische Eigenschaften des zu pipettierenden Mediums.

Direktverdrängende Pipetten verwenden spezielle Pipettenspitzen mit einem eingebauten Kolben, der direkt mit dem Medium in Kontakt steht und so das Luftpolster eliminiert. Dessen Auswirkungen entfallen somit, sodass diese Geräte auch für Flüssigkeiten und Anwendungen geeignet sind, die in Verbindung mit Luftpolstersystemen als kritisch zu bewerten sind, wie Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck, hoher Viskosität oder hoher Dichte. Auch der versehentliche Transfer von Kontaminationen in Form von Aerosolen über das Luftpolster wird auf diese Weise ausgeschlossen. Beim Direktverdrängerprinzip kommt der speziellen Pipettenspitze eine große Bedeutung zu. Eppendorf produzierte und vertrieb diese Spitzen fortan unter dem Markennamen Combitip.

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Die eine Millionste Pipette

Im Jahr 1981 verkaufte Eppendorf die 1 Millionste Pipette, in einer Sonderedition der 1979 eingeführten Modellreihe Varipette 4710. Das Unternehmen beschäftigte nun bereits rund 700 Mitarbeiter. Anfang der 1980er Jahre war Japan hinter den USA zweitwichtigster Exportmarkt mit enormen Zuwachsraten. Die Marke Eppendorf wurde weltweit registriert.

Ergänzendes zum Thema
LP-Tipp  Präzision und Langlebigkeit

Im Kalibrierlabor von Eppendorf China wurde vor rund zwei Jahren eine Pipette mit dem Aufdruck: „1 Million Eppendorf Pipetten, 1958–1981“ zur Kalibrierung eingereicht. Die Varipette 4710, Vorgängerin der heutigen Eppendorf Reference 2, landete bei einer Biotechnologie-Firma in Japan, von wo aus sie vor zehn Jahren an ein Tochterunternehmen in China weitergegeben wurde. Eine Kalibrierung durch den Eppendorf Service ergab eine Pipettiergenauigkeit innerhalb
der Herstellertoleranzen
. Die Pipette ist somit auch nach
35 Jahren
noch voll einsatzfähig.

Diese Zeit war indes auch geprägt durch bahnbrechende Fortschritte im Bereich der molekularbiologischen Forschung. 1983 beispielsweise erfand Kary Mullis die PCR (engl. Polymerase Chain Reaction), wofür er 1993 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Diese Methode, kleinste DNA-Mengen über zyklische, temperaturabhängige Reaktionen, spezifisch vervielfältigen zu können, sollte künftig zu einem unverzichtbaren Werkzeug der molekularbiologischen Forschung, der Diagnostik, der Forensik und unzähliger weiterer Anwendungsgebiete werden.

Da sie unbedingte Kontaminationsfreiheit voraussetzt, viele weitere Methoden der Molekular- bzw. Mikro- und Zellbiologie steriles Arbeiten erfordern, nahmen auch die Anforderungen an Verbrauchsmaterialien und Pipetten zu – und wurden von Eppendorf bedient. 1990 brachte das Unternehmen mit der Varipette 4810 die erste vollständig autoklavierbare Pipette auf den Markt. Der 1991 eingeführte Eppendorf Biomaster verhinderte in Verbindung mit den Mastertips die Aerosolbildung und damit Kontaminationen vollständig. Spezielle Filtertips machten das kontaminationsfreie Pipettieren auch mit Kolbenhubpipetten möglich.

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