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Elektronische Pipetten Elektronische Handpipettiergeräte für den Laboralltag?

Autor / Redakteur: Gary Nelson* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

In den Anfängen hatten elektronische Pipetten mit Kinderkrankheiten wie zu hohem Gewicht, fehlender Genauigkeit oder geringer Akkuleistung zu kämpfen, die deren Gebrauch oft nicht praktikabel machten. Die Entwicklungen der letzten Jahre schaffen mittlerweile Abhilfe.

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Abb. 1: Jüngste Entwicklung auf dem Gebiet elektronischer Handpipettiergeräte – der Viaflo 96/384
Abb. 1: Jüngste Entwicklung auf dem Gebiet elektronischer Handpipettiergeräte – der Viaflo 96/384
(Bild: Integra Biosciences)

Wenn Sie heute in einem Labor arbeiten und Ihnen eine oder mehrere der folgenden Fragen zu elektronischen Pipetten gestellt werden: Verfügt Ihr Labor über eine elektronische Pipette? Haben Sie eine elektronische Pipette? Benutzen Sie eine elektronische Pipette? Was würde Ihrer Meinung nach die Mehrheit der Wissenschaftler heute antworten? – Wahrscheinlich: „Nein, ich habe es vor Jahren einmal probiert, aber das Gerät war mir … zu teuer, zu kompliziert, zu extravagant, zu groß!” Alle diese Antworten waren noch vor 25 Jahren oder sogar zehn Jahren absolut nachvollziehbar. Aber heute kann man sich das eigentlich nicht mehr vorstellen?

So richtig begann der Trend hin zur elektronischen Pipette erst 1986, als Matrix Technologies in Lowell im US-Bundesstaat Massachusetts und Rainin Instruments in Nordkalifornien eine durch einen Mikroprozessor gesteuerte Pipette erfanden. Sowohl das Jungunternehmen Matrix als auch Rainin, ein führendes und im Bereich der manuellen Pipetten seit Langem etabliertes Unternehmen, priesen die Vorteile, die sich daraus ergaben, dass der Kolben nun durch einen Motor anstatt dem menschlichen Daumen angetrieben wurde. Einer der Vorteile war die Vermeidung des RSI-Syndroms. Außerdem konnten Genauigkeit und Präzision dadurch verbessert werden, dass nun jede Kolbenbewegung reproduzierbar war.

Pipetten für Erstanwender

Der Verkaufserfolg war dennoch nur mäßig, da die damaligen elektronischen Pipetten immer noch zu groß, zu teuer und kompliziert waren. Hier hinkte der technologische Entwicklungsstand dem Innovationsstreben noch hinterher. Während Matrix und Rainin, die beiden Pioniere in diesem Bereich, stark in die Forschung und Entwicklung investierten, um ihre Produkte der ersten Generation zu verbessern, brachte ein drittes Unternehmen, Biohit, im finnischen Helsinki 1990 ein Wettbewerbsprodukt auf den Markt, welches zumindest bezüglich des Größenproblems eine Lösung darstellte. Dennoch blieb der Markt für elektronische Pipetten auf die Erstanwender beschränkt.

Auch das Marktwachstum der nächsten acht bis zehn Jahre war hauptsächlich dieser Gruppe zu verdanken. Obwohl Biohit OEM-Verträge mit Eppendorf schloss und Biohit und Matrix dank Pipetten mit größeren Volumina die Produktivität der Geräte erhöhten, gab es weiterhin Probleme bei der Zuverlässigkeit, der Größe und der Bedienfreundlichkeit. Daran konnte auch die Matrix-Pipette mit verlängerten Pipettenspitzen für die Umformatierung und die Nutzung von mehr als einem Kanal gleichzeitig wenig ändern, ebenso wenig ein einfacheres Rainin-Modell mit weniger Funktionen, um die Lernkurve der Nutzer zu verkürzen.

Mehr Bedienerfreundlichkeit bei elektronischen Pipetten

1999 kam es dann zu drei Ereignissen, die zu einer höheren Marktakzeptanz führten. Nachdem Eppendorf mehr als zehn Jahre lang ohne ein eigenes Produkt nur eine Nebenrolle eingenommen hatte, brachte das Unternehmen mit der Research-Pro-Serie schließlich ein Produkt auf den Markt, welches den Komfort und die Bedienfreundlichkeit für den Wissenschaftler deutlich steigerte. Noch im selben Jahr wurde nach dem Aufkauf von Matrix Technologies durch Sybron Laboratory Products die erste Übernahme eines Anbieters von Elektronikpipetten abgeschlossen. Und schließlich führte ein weiteres Unternehmen – der Marktneuling Vistalabs Technologies aus Brewster, New York – unter dem Markennamen Ovation ebenfalls eine ergonomische Pipette ein. Rückblickend erwies sich diese große Betriebsamkeit in der Branche im Jahr 1999 als erster wirklich großer Schritt, um den Graben zwischen Wissenschaftlern und elektronischen Handpipettiergeräten zu überwinden und sich auf breiter Basis Akzeptanz im Markt zu verschaffen. In den folgenden sieben Jahren wurde dieser Trend durch weitere Entwicklungen bestätigt, beispielsweise als zwei weitere Unternehmen den Markt betraten und neben amerikanischen und europäischen Produkten erstmals auch Alternativen aus Asien erhältlich waren.

Zwei Hauptnutzergruppen

Die bestehenden Unternehmen expandierten weiter und verbesserten ihr Angebot in den ersten Jahren nach der Jahrtausendwende stetig, aber erst 2006 waren die Hersteller elektronischer Pipetten überzeugt, eine Antwort auf die Probleme der 1980er Jahre gefunden zu haben, indem sie den Markt in zwei Hauptnutzergruppen einteilten: Anwender, die eine motorbetriebene Pipette mit lediglich einem Minimum an Funktionen wünschten, und Anwender, die so viel wie möglich erwarteten, das heißt Standardvorgehensweisen (SOP), einen Rückgang des RSI-Syndroms und eine Erhöhung der Produktivität.

Matrix (heute Thermo Fisher) hat mit der Einführung einer sprachgesteuerten Hybrid-Pipette mit weniger Funktionen als erstes Unternehmen auf die Frage „Ist größer und mehr Funktionen wirklich besser?“ geantwortet. Danach führte Gilson den Pipetman M ein und einige Zeit später brachten Sartorius (früher Biohit) die Picus-Pipette und Brand die Transferpette heraus, welche ebenfalls einem deutlich vereinfachten Ansatz folgten.

Der Benutzer im Fokus

Um das Jahr 2007 kam die nächste Pipettengeneration seit den 1980ern auf den Markt und die Lücke zwischen Technologie und den Anforderungen potenzieller Benutzer konnte geschlossen werden, als die Sphäre der elektronischen Pipetten mit der Sphäre der Verbraucherelektronik verschmolz. Die erste Pipette dieser neuen Generation wurde von der Viaflo Corporation (2005 gegründet, heute Integra Biosciences) vorgestellt. Die Viaflo-Pipetten verfügten als erste über ein Vierfarben-Display zur intuitiven Bedienung des Geräts sowie ein Touch-Wheel, wie es in der Musikbranche zur Auswahl von Benutzereinstellungen genutzt wurde. Um den steigenden Anforderungen des modernen Labor-Managements zu genügen, war das Gerät auch mit Bluetooth erhältlich. Zur Gesamtpalette an Integra-Pipetten gehört dabei die Standard-Einkanalpipette genauso wie die Mehrkanalpipette. Die Voyager, die erste Pipette überhaupt, bei der die Abstände zwischen den einzelnen Pipettenspitzen elektronisch verändert werden konnten, erreichte eine Produktivitätssteigerung bei der Probenaddition und dem Laden von Gelen, welche den Weg freimachte für die heutigen funktionsreichen und auf Grundlage von Verbraucherreaktionen entwickelten Benutzerschnittstellen des Novus von Thermo Fisher, des Xplorer von Eppendorf und schließlich des E4 XLS von Mettler Toledo.

Damit die elektronischen Handpipettiergeräte auch noch das letzte Stück des Grabens zwischen den Erstanwendern und den Mainstream-Nutzern überwinden, hat Integra Biosciences im Januar 2013 mit dem Viaflo 96/384 nun das bis heute produktivste Handpipettiergerät auf den Markt gebracht.

* G. Nelson: INTEGRA Biosciences, Hudson, NH 03051, USA

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