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Liquid Handling

Wissenschafts-Expedition untersucht den Umgebungseinfluss auf das Pipettieren

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Mission 3: Trockene Hitze

Eine weitere häufig auftretende Laborbedingung ist trockene Hitze. Diese kann von Geräten erzeugt werden, die mit hoher Leistung oder offenen Flammen arbeiten, so z.B. von Analysegeräten, Öfen, Inkubatoren oder Gefrierschränken sowie von Heizungen und Klimaanlagen. Um die Auswirkungen dieser Umgebungsbedingung auf die Pipettenleistung zu testen, hat die Extreme-Pipetting-Expedition den Death-Valley-Nationalpark besucht und dort zwei Versuche durchgeführt – mit und ohne Vorbenetzung der Pipettenspitzen. Die meisten Labore arbeiten zwar nicht unter derart extremen Bedingungen wie im Death-Valley-Nationalpark, aber geringe Luftfeuchtigkeiten bis hinunter zu 15% sind in Laboren durchaus anzutreffen.

Im Vergleich zu Ergebnissen, die beim Simulieren typischer Laborbedingungen erhalten wurden, gaben die Pipetten in der trockenen Hitze des Death-Valley-Nationalparks deutlich zu wenig Flüssigkeit ab.

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Der größte im Death Valley aufgezeichnete Fehler trat bei Verwendung einer 2-µl-Pipette bei Einstellung des Mindestvolumens ohne Vorbenetzung auf und betrug 35%. Dieser Fehler konnte durch Vorbenetzung auf 31% gesenkt werden. Bei Einstellung auf ihr Maximalvolumen ergab sich bei Verwendung der 2-µl-Pipette ein Fehler von 7% ohne Vorbenetzung und 5% mit Vorbenetzung.

Auch beim Arbeiten mit größeren Flüssigkeitsvolumina wurden durch die trockene Hitze noch Fehler verursacht; diese fielen jedoch deutlich geringfügiger aus. Ohne Vorbenetzung wurde bei einer 20-µl-Pipette am Mindestvolumen eine zu geringe Dispensierung von 17% verzeichnet. Damit fiel diese Ungenauigkeit deutlich geringer aus als bei einer nicht vorbenetzten 2-µl-Pipette am Mindestvolumen, mit der ein Fehler von 35% produziert wurde.

Bei Einstellung des Maximalvolumens zeigte die 20-µl-Pipette wie auch die 2-µl-Pipette Ungenauigkeiten bei der Volumenabgabe, die mit insgesamt 6% ohne Vorbenetzung und 1% mit Vorbenetzung kleiner waren als bei Einstellung des Mindestvolumens.

Korrektur von Fehlern, die durch trockene Hitze verursacht werden

Der in der trockenen Hitze des Death Valley auftretende Pipettierfehler wird hauptsächlich durch Verdampfung verursacht. Bei trockener Hitze verdampft während des Ansaugvorgangs Flüssigkeit in der Pipettenspitze. Dieser Verdampfungsprozess erhöht das Gesamtvolumen der Gasphase und somit auch das des Luftkissens im Pipettenzylinder. Dieses vergrößerte Luftkissen verhindert, dass die Pipette das gesamte eingestellte Sollvolumen ansaugen kann. Demzufolge wird weniger Flüssigkeit dispensiert.

Die Luftfeuchtigkeit und die Temperaturen in einem Labor können sich im Verlauf eines Jahres ändern; in verschiedenen Laboren in demselben Gebäude und selbst in den verschiedenen Bereichen desselben Labors können unterschiedliche Werte herrschen. Darüber hinaus müssen Schwankungen der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit berücksichtigt werden, die auftreten, wenn Qualitätskontrolle, Forschung und Herstellung von Vertragslaboren oder in anderen Gebäuden oder Standorten desselben Unternehmens durchgeführt werden.

Die ideale Lösung für Labore besteht in der Beschaffung eines Systems zur Regulierung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur, obwohl dies mit zusätzlichen Kosten verbunden ist. Luftfeuchtigkeit und Temperatur in den jeweiligen Einrichtungen könnten alternativ auch durch Labortechniker überwacht werden, die dann das Verdampfungspotenzial bestimmen und die Pipetten entsprechend justieren.

Eine weitere potenzielle Lösung besteht darin, die Häufigkeit der Pipettenkalibrierung mit den Luftfeuchtigkeitszyklen zu koordinieren. Viele Labore kalibrieren ihre Pipetten ein- oder zweimal pro Jahr. Luftfeuchtigkeitsänderungen treten jedoch häufig bei Änderungen der Jahreszeiten oder bei anderen Veränderungen im Labor auf. Schließlich wird eine Vorbenetzung der Pipettenspitzen vor dem Gebrauch empfohlen. Die extremen Bedingungen am Death Valley haben gezeigt, dass eine Vorbenetzung die Pipettierungenauigkeit zwar nicht vollständig beseitigen kann, das Ausmaß des Fehlers dadurch jedoch durchweg reduziert wird.

Zusammenfassung

Die Umgebungsbedingungen können erhebliche Auswirkungen auf das pipettierte Volumen und die Integrität der Labordaten haben. Eine regelmäßige Überprüfung der Liquid-Handling-Geräte vor Ort ist von entscheidender Bedeutung, um die Volumenabweichungen zu ermitteln, die durch Umgebungsbedingungen verursacht werden, welche wiederum von Labor zu Labor und selbst innerhalb eines Labors schwanken können. n

* Dr. G. Rodrigues, D. Rumery: Artel USA, Westbrook/USA

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