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Liquid Handling Wissenschafts-Expedition untersucht den Umgebungseinfluss auf das Pipettieren

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat sich an extreme Orte begeben, um zu belegen, dass selbst ganz typische Laborbedingungen einen verheerenden Einfluss auf die Pipettiergenauigkeit haben können. Sie geben aber auch Tipps, wie solche Fehler vermieden werden können.

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Abb. 1: Die Wissenschaftler haben den Einfluss extremer äußerer Bedingungen auf das Pipettieren untersucht. (Bild: Artel)
Abb. 1: Die Wissenschaftler haben den Einfluss extremer äußerer Bedingungen auf das Pipettieren untersucht. (Bild: Artel)

Auch wenn man Pipettieren meist nicht zwangsläufig mit glühend heißen Temperaturen, ausbrechenden Geysiren oder Berggipfeln in Verbindung bringt, arbeitet das Laborpersonal dennoch häufig unter oder mit extremen Umgebungsbedingungen. Das Pipettieren heißer und kalter Flüssigkeiten, das Arbeiten in begehbaren Inkubatoren und mit Handschuhkasten sowie das Outsourcing der Pipettenkalibrierung an Labore mit einer anderen Meereshöhe gehören heute zum Laboralltag in den Biowissenschaften. Bei all diesen Vorgängen werden die Pipetten extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt und die Integrität der Labordaten ist gefährdet.

Die Ergebnisse der Artel-Extreme-Pipetting-Expedition sollen das Laborpersonal dabei unterstützen, den Einfluss von Umgebungsbedingungen auf Pipettiervolumina besser verstehen und quantifizieren zu können. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Studie suchten die Wissenschaftler ein Jahr lang extreme Orte auf, um die Pipettierleistung mithilfe des Artel PCS (Pipette Calibration System) zu beurteilen. Die Feldergebnisse wurden dann mit den Daten verglichen, die im kontrollierten Labor von Artel erfasst wurden, um so die resultierenden Fehler zu berechnen.

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Mission 1: Auswirkungen des Luftdrucks

Um die Auswirkungen des Luftdrucks auf das pipettierte Volumen zu untersuchen, bestiegen die Wissenschaftler den Mount Washington, der mit einer Höhe von 1916 Metern den höchsten Gipfel der White Mountains im US-amerikanischen Bundesstaat New Hampshire darstellt.

Artel ermittelte am Mount Washington, dass Pipetten mit variablem Volumen, die nach dem Prinzip der Luftverdrängung arbeiten, im Vergleich zu den Daten, die im kontrollierten Labor auf Meereshöhe erfasst wurden, bis zu 33% weniger dispensierten. Die Fehler waren gravierender, wenn kleinere Volumina pipettiert wurden bzw. wenn der untere Volumenbereich der Pipetten verwendet wurde. Obwohl die Meereshöhe eine konstante Bedingung eines Labors ist, gibt es Labore, die ihre Pipetten an anderen Orten mit anderer Meereshöhe kalibrieren lassen. Selbst im frisch kalibrierten Zustand würden die Pipetten im Labor höchstwahrscheinlich zu wenig dispensieren und daher ungenaue Ergebnisse liefern. Die am Mount Washington ermittelten Daten machen deutlich, wie wichtig es ist, die Pipetten in der Umgebung, in der sie auch verwendet werden, regelmäßig zu überprüfen. Die durch Höhe verursachten Volumenabweichungen sind für eine einzelne Pipette jeweils relativ konstant, was die Korrektur im Labor erleichtert. So wurde z.B. bei einer 10-µl-Pipette in Wiederholungsmessungen zu geringe Dispensierungen von 2,6% und 2,8% festgestellt.

Korrektur von Fehlern, die durch Höhe verursacht werden

Die Volumenabweichungen, die am Mount Washington festgestellt wurden, lassen sich durch die geringere Luftdichte in größeren Höhen erklären. In Pipetten, die nach dem Prinzip der Luftverdrängung arbeiten, befindet sich zwischen dem Kolben und der Flüssigkeit ein Luftspalt, der wie ein Kissen wirkt. Wenn ein Anwedner zum Aspirieren den Bedienknopf oben an der Pipette herunterdrückt und die Pipette in die Flüssigkeit eintaucht, gelangt Luft in die Pipettenspitze. Diese Luft wird als Luftpolster bezeichnet. Beim Loslassen des Bedienknopfs agiert das Luftpolster wie eine Feder, die die Flüssigkeit an den Kolben heranzieht und in die Spitze ansaugt. Bei geringerer Luftdichte wird weniger Flüssigkeit in die Pipettenspitze aspiriert und später abgegeben, was zu einer zu geringen Dispensierung und somit zu ungenauen Daten führt. Die durch Höhe verursachten Volumenabweichungen sind für eine einzelne Pipette jeweils relativ konstant, was die Korrektur im Labor erleichtert. So wurde z. B. bei der 10-µl-Pipette in Wiederholungsmessungen zu geringe Dispensierungen von 2,6 % und 2,8 % festgestellt.

Zur Kompensation dieser reproduzierbaren Volumenabweichung gibt es zwei Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist die Anpassung des internen Mechanismus der Pipette an die jeweiligen Umgebungsbedingungen. Die zweite Möglichkeit besteht in der Regulierung des Abgabevolumens. Wenn man also bei einer mittleren Abweichung von 2,7% aus diesem Beispiel die Pipette für die Abgabe auf 10,27 µl einstellt, wird ein Volumen von genau 10 µl abgegeben.

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