Von Schulen und Universitäten bis hin zu hochmodernen Forschungszentren sind Pipetten in Laboren weltweit unverzichtbar. Diese kleinen, aber äußerst praktischen Instrumente gibt es in verschiedenen Größen, Ausführungen und Kapazitäten. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Pipetten eingesetzt. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf bewährte Techniken für den Einsatz von Pipetten im Labor. Wir behandeln außerdem einige wichtige Fakten zu Pipetten, darunter die Geschichte der Instrumente, verschiedene Pipettenmodelle und die Verwendung von Pipettenlaborgeräten.

Was ist eine Laborpipette?

Laborpipetten sind speziell entwickelte Werkzeuge, mit denen Wissenschaftler Flüssigkeiten sicher und präzise transportieren können. Die kolbenbetriebenen Instrumente werden häufig in biologischen, chemischen und medizinischen Laboren eingesetzt. Sie ähneln Spritzen und sind in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich – von einfachen einteiligen Glaspipetten bis hin zu hochentwickelten elektronischen Pipetten. Genauigkeit und Präzision können je nach Ausführung erheblich variieren, wobei Labore die Pipetten je nach ihren individuellen Anforderungen auswählen. Manche Pipetten werden manuell bedient, andere verfügen über eine automatische Technologie.

Wie funktionieren Laborpipetten?

Die meisten Laborpipetten nutzen ein Luftvakuum über der Flüssigkeitskammer, um Flüssigkeit anzusaugen und freizugeben. Dieses Luftverdrängungsprinzip wird sowohl bei handbetriebenen als auch bei elektronischen Pipetten verwendet. Dabei wird die Spitze knapp unter die Flüssigkeitsoberfläche eingeführt. Anschließend wird der Druck auf den Kolben gelöst, wodurch Flüssigkeit in die Spitze gesaugt wird. Um Flüssigkeit freizugeben, wird Druck auf den Kolben ausgeübt, wodurch die Flüssigkeit zurück in die Kammer und aus der Spitze gedrückt wird.

Die Geschichte der Laborpipetten

Obwohl Pipetten schon seit über einem Jahrhundert existieren, wurde die erste Mikropipette erst 1957 patentiert. Entwickelt wurde sie vom deutschen Wissenschaftler Dr. Heinrich Schnitger, dem Gründer des branchenführenden Laborgeräteherstellers Eppendorf. Schnitger begann 1961 mit der kommerziellen Produktion, und Eppendorf-Mikropipetten erfreuten sich rasch in Laboren weltweit großer Beliebtheit.

Der amerikanische Erfinder Warren Gilson und der Biochemieprofessor Henry Lardy gelten ebenfalls als Erfinder verstellbarer Mikropipetten. Verstellbare Mikropipetten bieten verschiedene Größen- und Volumenkombinationen und erhöhen so die Flexibilität im Labor.

Mikro- und Makropipetten

Mikropipetten wurden für höchste Präzision entwickelt und ermöglichen Wissenschaftlern die präzise Entnahme, den Transport und die Abgabe von Flüssigkeiten im Mikroliterbereich. Die Kapazität von Mikropipetten reicht von 1 bis 1000 Mikroliter. Makropipetten sind für größere Mengen konzipiert und bieten ein Fassungsvermögen von 0,25 bis 5 ml.

Laborpipettentypen

Im Laufe der Jahrzehnte haben Hersteller eine Vielzahl unterschiedlicher Pipetten für spezielle Anwendungen entwickelt. Heute gibt es Pipetten in unzähligen Ausführungen, wobei Präzision und Genauigkeit der einzelnen Modelle stark variieren. Nachfolgend finden Sie eine Liste der gängigsten Pipetten in Laboren.

1. Einkanalpipetten
Einkanalpipetten, auch bekannt als Luftverdrängungspipetten mit variablem Volumen, sind äußerst vielseitig und können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Die meisten bieten einen großen Volumenbereich von 0 bis 2500 Mikrolitern. Je nach Anwendung können Wissenschaftler zwischen Einkanalpipetten mit einstellbarem oder festem Volumen wählen.

Dank ihrer geringen Größe und Kompaktheit eignen sich Einkanalpipetten ideal für kleine Quell- und Zielgefäße wie konische Röhrchen und Flip-Cap-Behälter. Einkanalpipetten sind nicht nur kompakt genug für kleine Gefäße, sondern eignen sich auch gut für Rinnen und Mikrotiterplatten.

Hochwertige Einkanalpipetten sind nicht nur effizient, sondern auch ergonomisch und so konzipiert, dass die Bedienung so intuitiv und komfortabel wie möglich ist. Dies trägt dazu bei, das Risiko von RSI-Erkrankungen zu minimieren und Genauigkeit und Präzision zu erhöhen.

Einkanalpipetten sind zwar kompakt und einfach zu handhaben, können aber immer nur eine Flüssigkeitsprobe gleichzeitig übertragen. Das bedeutet, dass ihre Anwendung mühsam und zeitaufwändig sein kann, wenn mehrere Proben übertragen werden müssen.

2.Mehrkanalpipetten
Mehrkanalpipetten eignen sich hervorragend für Mikroplattenanwendungen und sind ideal für kleine Anwendungen und wiederkehrende Aufgaben. Die meisten verfügen über 8 bis 12 Pipettenköpfe und ermöglichen Wissenschaftlern die Übertragung mehrerer Flüssigkeitsproben mit einem einzigen Gerät.

Die Produktivität ist einer der Hauptvorteile von Mehrkanalpipetten, da die Technologie die Anzahl der erforderlichen Einzeltransfers deutlich reduziert. Sie werden häufig von Wissenschaftlern eingesetzt, die an der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), dem Enzymimmunoassay (ELISA) und der Zellkulturforschung arbeiten.

Mehrkanalpipetten reduzieren zwar die Anzahl der erforderlichen Einzeltransfers, können aber dennoch zu Ermüdung der Hand führen. Aus diesem Grund verfügen viele Mehrkanalpipetten über federbelastete Spitzen, um die Belastung der Hand zu reduzieren, das Risiko von RSI zu minimieren und die Pipettenfunktion im Labor zu verbessern.

3. Elektronische Pipetten
RSI-Syndrom (RSI) ist eines der häufigsten Risiken für Laborwissenschaftler. Elektronische Pipetten minimieren das Verletzungsrisiko durch die Automatisierung des Luftverdrängungsprozesses. Ausgestattet mit einem internen Motor bieten elektronische Pipetten die gleiche Genauigkeit und Präzision wie ihre handbetriebenen Gegenstücke, jedoch ohne die körperliche Belastung. Elektronische Pipetten sind besonders nützlich bei der Mehrfachdosierung, einem Prozess, bei dem ein Reagenz in verschiedene Dosen aufgeteilt wird.

Beispielsweise würde ein Wissenschaftler, der einen PCR-Mastermix in eine 96-Well-Platte überträgt, von der Verwendung einer elektronischen Pipette erheblich profitieren. Mit einer manuellen Pipette wären 96 einzelne Transfers erforderlich, was eine erhebliche ergonomische Belastung bedeuten würde. Im Gegensatz dazu kann eine elektronische Pipette die Anzahl der Transfers um 30 % oder mehr reduzieren, abhängig von der Spitzengröße und dem zu übertragenden Flüssigkeitsvolumen. Neben der Zeitersparnis minimiert der Einsatz elektronischer Pipetten auch das Risiko von Handverletzungen und Ermüdung.

Ein interner Motor reguliert die Luftverdrängungsrate und die Dispersionskraft, wodurch die Kontamination des Zylinders reduziert und die Bildung von Luftblasen verhindert wird. Sie können für spezifische Laboraufgaben vorprogrammiert werden, was die Effizienz steigert. Elektronische Pipetten bieten zudem einen einstellbaren Spitzenabstand, wodurch Wissenschaftler mehrere Proben gleichzeitig übertragen können.

4. Elektronische Mehrkanalpipetten
Elektronische Mehrkanalpipetten vereinen die Effizienz mehrerer Pipettenköpfe mit den ergonomischen Vorteilen der Automatisierung. Der Einsatz beider Technologien kann die Effizienz beim Befüllen von Mikroplatten deutlich steigern. In vielen Fällen kann der Zeitaufwand für diesen Vorgang auf weniger als eine Minute reduziert werden.

5.Serologische Pipetten
Serologische Pipetten werden in Gewebe- und Zellkulturanwendungen in der Regel aus Glas oder Polystyrol hergestellt. In Laboren, in denen Sterilität höchste Priorität hat, verwenden Wissenschaftler häufig Einwegpipetten aus robustem Kunststoff. Serologische Pipetten werden auch häufig für Flüssigkeitsdosierungen von mehr als 1 ml verwendet.

6.Manuelle Stepper-Pipetten
Mit einem Dosierbereich von bis zu 5 ml eignen sich manuelle Stepper-Pipetten ideal für einfache und wiederkehrende Aufgaben. Sie arbeiten nach dem Verdrängerprinzip und ermöglichen die schnelle Dosierung kleiner Proben nacheinander, ohne dass die Kammer nachgefüllt werden muss. Dank des Verdrängerprinzips eignen sich manuelle Stepper-Pipetten ideal für viskose und flüchtige Flüssigkeiten, die schwer zu handhaben sind.

Die Wahl der richtigen Pipette

Bei der Verwendung einer Laborpipette ist die Wahl des richtigen Instruments entscheidend. Wie bereits erwähnt, können Leistung und Funktionalität der Pipetten je nach Modell erheblich variieren. Vor der Auswahl einer Pipette sollten Sie stets Folgendes beachten:

1. Die Art der auszuführenden Aufgabe hängt direkt mit der Pipettenfunktion im Labor zusammen. Erfordert die Aufgabe Genauigkeit und Präzision oder ist Geschwindigkeit wichtiger? Die Antwort bestimmt, welcher Pipettentyp verwendet wird.

2. Welche Art von Flüssigkeit wird transportiert? Ist sie ätzend und besteht die Gefahr, dass eine ungeeignete Pipette beschädigt wird? Die Viskosität der Probe kann auch bestimmen, welche Pipettenausrüstung verwendet wird.

3. Wie lange dauert die Erholungszeit des Bedieners zwischen den Sitzungen? Bei hochintensiven Aufgaben muss der Bediener möglicherweise regelmäßig Pausen einlegen oder alle 30 Minuten mit einem Kollegen tauschen.

4. Ist die Aufgabe repetitiv? Wenn ja, können ergonomisch geformte Pipetten von Vorteil sein, da sie die Ermüdung verringern und das Risiko von Fehlern minimieren, die Genauigkeit und Präzision gefährden können.

5. Das Budget spielt oft eine Rolle bei der Wahl der Pipetten im Labor. Elektronische Pipetten sind im Allgemeinen teurer als ihre manuellen Pendants, weshalb sie in weniger technisch ausgestatteten Laboren häufiger zum Einsatz kommen.

Lesen des Handbuchs

Es mag abgedroschen klingen, aber wenn es um die optimale Pipettenfunktion im Labor geht, ist das Lesen der Bedienungsanleitung entscheidend. Jede Pipette ist anders, und die Funktionen können je nach Modell variieren, selbst wenn sie derselben Kategorie angehören. Alle Labormitarbeiter sollten die Handhabung der an ihrem Arbeitsplatz verfügbaren Pipetten gut beherrschen. Neben der Verbesserung von Genauigkeit, Effizienz und Zuverlässigkeit trägt fundiertes Wissen über die Verwendung von Pipetten im Labor auch zur Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz bei.