Liquid Handling: Basiswissen zur Pipette

Das fachgerechte und richtige Pipettieren gehört zu den Basiskompetenzen für die wissenschaftliche Arbeit im Labor. Valide Testergebnisse basieren auf präzise dosierten Flüssigkeiten. Die Anforderungen an die Genauigkeit steigen, schließlich kommen immer kleinere Flüssigkeitsmengen zum Einsatz. Daher sind leistungsfähige Lösungen für das Pipettieren gefragt.

Immer umfangreichere Testserien rücken einen weiteren Faktor beim Pipettieren in den Fokus: Der Mensch als Bediener hat einen erheblichen Einfluss auf die Pipettierergebnisse. Moderne Pipettiersysteme tragen dem Rechnung. In diesem Beitrag fassen wir Basiswissen zu Pipetten und ihrer richtigen Handhabung zusammen. Mindestens genauso wichtig: Wir geben Anhaltspunkte für die Etablierung einer vorbildlichen Pipettierpraxis in Ihrem Labor.

Die Pipette und Pipettiersysteme im Überblick

Die Pipette ist ein Laborgerät für das Dosieren kleiner Flüssigkeitsmengen. Zusammen mit allen anderen Prozessen für den Flüssigkeitstransfer im Labor gehört das Pipettieren zum Kernprozess des Liquid Handling. Das Abmessen präziser Flüssigkeitsmengen mit der Pipette stellt die Basis für valide Testergebnisse dar. Daher weisen zum Beispiel Hersteller von Enzymimmunosassays, die unter anderem als Drogentest eingesetzt werden, besonders auf die richtige Technik bei der Benutzung einer Pipette hin.

Je nach Anwendungsschwerpunkt des Labors und konkreter Dosieraufgabe kommen unterschiedliche Arten von Pipetten zum Einsatz. Neben der mechanischen Pipette hat sich in vielen Bereichen auch die elektronische Pipette etabliert.

Pipettenarten für verschiedene Flüssigkeitsvolumen

Anhand des zu pipettierenden Flüssigkeitsvolumens lassen sich Pipetten in drei Kategorien einteilen. Für den Transfer größerer Flüssigkeitsmengen mit geringen Anforderungen an die Präzision dienen die Pasteurpipette und die graduierte Tropfpipette. Die Pasteurpipette ist ein Glasrohr mit einem Durchmesser von etwa 7 Millimetern. Die Betätigung des oben angebrachten Gummisaugers bewirkt das Ansaugen und Abgeben der Flüssigkeit. Die sich nach unten verjüngende Pasteurpipette weist keine Graduierung auf. Pasteurpipetten sind auch als Einwegmaterial aus Kunststoff erhältlich – hier ist der Gummisauger bereits integriert.

Geht es um das präzisere Dosieren von mehreren Millilitern von Flüssigkeit, dann sind Mess- und Vollpipette aus Glas das Mittel der Wahl. Die Messpipette verfügt über eine Volumenskala, die das Abmessen mehrerer Volumina zulässt. Bei Vollpipetten steht dem Anwender dagegen nur ein einzelnes, festgelegtes Volumen zur Verfügung, das anhand von einer oder zwei Volumenmarkierungen definiert wird. Die höhere Flexibilität der Messpipetten geht meist zulasten ihrer Genauigkeit. Zum Aspirieren der Flüssigkeit und dem Entleeren werden Pipettierhilfen benötigt. Von einfachen Saugbällchen bis zur akkubetriebenen Pipettierhilfe gibt es dabei, je nach Bedarf, verschiedene Möglichkeiten. Sie erzeugen die nötigen Druckverhältnisse.

Die Handhabung sehr kleiner Flüssigkeitsmengen von wenigen Millilitern bis unter einem Mikroliter stellt den Anwendungsbereich der Mikroliterpipetten dar. Verwendung finden sie vor allem in der Analytischen Chemie und der Molekularbiologie. Diese Pipetten arbeiten nach dem Kolbenhubprinzip und sind genauer als gängige Glaspipetten. Nicht die Pipette selbst, sondern nur die aufgesteckte Kunststoffspitze kommt in Kontakt mit der Flüssigkeit. Die mechanische Bewegung eines Kolbens in der Pipette schafft die benötigten Druckverhältnisse. Der Anwender steuert den Kolben der Pipette meist mit dem Daumen. Kolbenhubpipetten gibt es in zwei Bauarten: Luftpolsterpipetten behalten eine Luftmenge zwischen dem Kolben und der angesaugten Flüssigkeit. Direktverdrängerpipetten eliminieren diese Luftschicht durch den Einsatz spezieller Pipettenspitzen. Die Kolbenhubpipette mit einstellbarem Volumen ersetzt zunehmend die weniger flexiblen Geräte für fixe Flüssigkeitsmengen. Kolbenhubpipetten können nach den Anforderungen von DIN EN ISO 8655 kalibriert sein. In der Bauform als Mehrkanalpipette gibt das Gerät gleichzeitig mehrfach eine identische Flüssigkeitsmenge ab. Kolbenhubpipetten verfügen oft über ein weiteres Bedienelement für den Abwurf der gebrauchten Einmalspritze.

Manuelle und automatische Dosiersysteme im Labor

Mechanische Pipetten verlieren gegenüber elektronischen Pipetten zunehmend an Beliebtheit. Hier liefert ein Akku die Energie für die Bewegung des Kolbens. Labore mit einem entsprechenden Tätigkeitsprofil setzen daneben auch auf automatische Dosiersysteme. Entscheidend sind dabei immer die Anwendungen im Labor. So schafft die Ausrichtung auf die Pharmaforschung mit hohem Durchsatz gänzlich andere Rahmenbedingungen als ein auf Flexibilität ausgelegter Betrieb.

Automatische Systeme realisieren präzise Ergebnisse und schließen Mitarbeiter als Fehlerquelle beim Einsatz von Pipetten aus. Die Geräte können ein breites Spektrum von Pipettiermodi und anderen Dosiertechniken abdecken. Sie arbeiten als Mehrkanalsystem und haben ihre Vorteile vor allem beim Einsatz großer Mikrotiter- oder Well-Platten.

Für Anwender und Laborleiter: Richtig pipettieren

Ein höherer Automatisierungsgrad entlastet den Menschen als wichtigen Einflussfaktor beim Pipettieren. Denn lange Testreihen ermüden den Anwender. So kommt es beim Einsatz von mechanischen Pipetten häufig zu einem Fehler, der die Pipettierergebnisse beeinflusst.

Pipettiertechniken normieren

Auch ohne den Faktor Ermüdung und dadurch provozierte Fehler unterscheiden sich Labormitarbeiter durch ihre Fertigkeiten und Pipettiertechniken. Richtig pipettieren ist nicht einfach – das führt zu Abweichungen beim dosierten Volumen. Von daher sollte ein besonderes Augenmerk auf der richtigen und konsistenten Anwendung der Pipettiertechniken liegen. Als Beispiel dienen das Vorwärts- und das Rückwärtspipettieren (reverses Pipettieren). In der Theorie sollten sie identische Volumen dosieren, in der Praxis kann das Rückwärtspipettieren aber zu höheren Mengen führen. Häufig nutzen Laboranwender jedoch alle Pipettiertechniken. Für die Sicherstellung optimaler Ergebnisse im Labor ist die anwendungsbezogene Festlegung einer einheitlichen Pipettiertechnik wichtig.

Gute Pipettierpraxis etablieren

Der Gewährleistung guter Pipettierergebnisse dienen auch diese Leitlinien für eine gute Pipettierpraxis:

• Umgebungsbedingungen: Pipetten sind auf bestimmte Umgebungsbedingungen geeicht. Daher sollten Sie Pipetten und Flüssigkeiten wenn nötig entsprechend temperieren.
• Aufbewahrung: Bei Nichtgebrauch sollte ein Pipettenständer die Pipette in eine senkrechte Position bringen. So verhindern Pipettenständer die Kontamination der Pipette durch Schmutz auf Arbeitsflächen. Flexible Aufbewahrungslösungen für Mikroliterpipetten finden Sie im Zubehörbereich unseres Shops. Pipettenständer können auch als Ladestation für eine elektronische Pipette dienen.
• Spitzen: Kolbenhubpipetten und die zugehörigen Spitzen bilden ein abgestimmtes System. Nutzen Sie nur vom Hersteller empfohlene Spitzen und achten Sie auf einen dichten Sitz.
• Reinigung: Die Pipette sollte einer regelmäßigen Reinigung unterzogen werden. Davon ausgenommen sind die Kunststoffspitzen: Sie sind ein Einwegprodukt und nach der Benutzung zu entsorgen. Für Glaspipetten gibt es spezielle Reinigungsgeräte.
• Zustandsüberprüfung: Unterziehen Sie die Pipette vor Arbeitsbeginn einer Sichtüberprüfung und achten Sie auf die Kalibrierintervalle. Pipetten für das Dosieren sehr kleiner Flüssigkeitsmengen sollten von den übrigen getrennt und in kürzeren Intervallen kalibriert werden.
• Haltung: Beim Ansaugen sollte die Pipette senkrecht zur Flüssigkeit ausgerichtet sein, beim Abgeben der Flüssigkeit in einem Winkel von 45 Grad. Dabei ist die Pipettenspitze an der Gefäßwand abzustreifen.
• Eintauchtiefe: Wie tief die Pipette bei der Flüssigkeitsaufnahme in die Probe eintauchen sollte, hängt vom Probenvolumen ab. Je nach Menge sind es 1 bis 6 Millimeter.

Diese Leitlinien können jedoch eines nicht ersetzen: die Routine des Anwenders. Denn auch Pipettieren will geübt sein. Nur so stellt sich in der Praxis das Ideal gleichzeitig ruhiger und fließender Bewegungen ein.

Anwendungsorientierte Lösungen für das Liquid Handling

Ein rationaler Laborbetrieb erfordert den Einsatz angepasster Lösungen für das Liquid Handling. Gerade weil das Liquid Handling zu den Kernprozessen im Labor zählt, müssen die Geräte den Anwendungszweck optimal unterstützen. Dazu zählen auch Pipettenständer und Spitzen. Unsere Technische Beratung bietet Orientierung für Anwender, die zwischen mechanischer und elektronischer Pipette, Dispensern und automatischen Pipettiersystemen das Optimum für ihren Anwendungsfall suchen.