為實(shí)驗(yàn)室任務(wù)選擇合適的移液器至關(guān)重要，這凸顯了移液準(zhǔn)確性和效率在整個(gè)科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中的重要性。本白皮書(shū)概述了兩大類(lèi)移液器——空氣置換式和正置換式——并根據(jù)特定的工作流程要求提供了最佳使用移液器的技巧。

1 簡(jiǎn)介
使用移液器處理和轉(zhuǎn)移少量液體的能力是許多科學(xué)和醫(yī)療程序的基礎(chǔ)。因此，選擇正確的移液器并使用正確的技術(shù)至關(guān)重要。為特定應(yīng)用選擇合適的移液器可以顯著影響吞吐量和工作流程，最終改善結(jié)果并提高生產(chǎn)率。不同類(lèi)型的移液工具可幫助實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果和更高的生產(chǎn)率，同時(shí)提供額外的好處，例如改進(jìn)的人體工程學(xué)特性和針對(duì)特定應(yīng)用的更好的功能。移液器有兩種主要類(lèi)型：空氣置換和正位移。兩種位移類(lèi)型都使用活塞的直徑和沖程長(zhǎng)度來(lái)確定分配的液體量。本白皮書(shū)概述了常見(jiàn)類(lèi)型的移液器，并提供了有關(guān)如何根據(jù)您的工作流程充分利用移液器的寶貴提示。

2 空氣置換移液器
空氣置換移液器是實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的移液儀器。這些移液器的操作方式是將吸頭末端放入液體樣品中，然后釋放柱塞按鈕。當(dāng)移液器活塞在體內(nèi)向上移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分真空，液體樣品會(huì)被吸入吸頭內(nèi)部以填充空隙。
空氣置換式移液器：

• 與水溶液一起使用時(shí)非常準(zhǔn)確
• 推薦用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用
• 依賴(lài)于技術(shù)

移液周期和技術(shù)
移液周期
使用任何空氣置換式移液器時(shí)，移液周期包括四個(gè)主要步驟：

1. 吸頭裝載
2. 液體吸入（按下、保持并釋放柱塞）
3. 液體分配/吹出（按下、保持并釋放柱塞）
4. 吸頭彈出
   在分配任何類(lèi)型的液體時(shí)，此循環(huán)都會(huì)重復(fù)多次。所有手動(dòng)空氣置換移液器都使用相同的移液循環(huán)來(lái)分配液體。設(shè)置要分配的所需體積（微升），然后以穩(wěn)定的速度按下/釋放柱塞按鈕到特定位置 - “第一”和“第二”停止（也稱(chēng)為“中性”和“吹出”）。第一停止允許吸入和/或分配液體，而第二停止控制吹出到指定的容器中（圖 2）。

移液技術(shù)
移液技術(shù)可以說(shuō)是提供準(zhǔn)確體積的最關(guān)鍵因素之一，但它經(jīng)常被忽視。培訓(xùn)不足、錯(cuò)誤假設(shè)和對(duì)樣品性質(zhì)缺乏了解會(huì)極大地影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果和可重復(fù)性。

正確的移液技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)高精度至關(guān)重要。人們普遍認(rèn)為，使用空氣置換移液器獲得的結(jié)果取決于技術(shù)。使用空氣置換移液器時(shí)，有兩種不同但功能強(qiáng)大的技術(shù)：正向和反向移液。每種技術(shù)都使用相同的移液循環(huán)，但某些步驟略有不同。對(duì)于應(yīng)用或每種技術(shù)，這兩種技術(shù)的最大區(qū)別取決于樣品的性質(zhì)和需要執(zhí)行協(xié)議的溫度。正向技術(shù)可以在移液水溶液時(shí)準(zhǔn)確輸送體積，而反向移液在處理具有挑戰(zhàn)性的液體（例如粘稠、稠密）時(shí)是強(qiáng)烈推薦的。正向和反向移液之間的主要區(qū)別在于移液循環(huán)的前兩個(gè)步驟（例如液體抽吸）。在執(zhí)行正向技術(shù)時(shí)，柱塞被壓到第一個(gè)停止點(diǎn)（圖 3A）。使用反向技術(shù)，柱塞被壓到第二個(gè)停止點(diǎn)（圖 3B）。

3 正排量移液器
雖然正排量移液器不如空氣排量移液器常見(jiàn)，但在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中經(jīng)?？吹?。這些移液器使用一次性活塞和毛細(xì)管系統(tǒng)來(lái)使所選體積產(chǎn)生物理空隙。活塞與樣品直接接觸，當(dāng)活塞向上移動(dòng)時(shí)，樣品被吸入毛細(xì)管（圖 4）。

正排量移液器在移取水溶液時(shí)提供高精度，但通常建議用于粘稠、致密、揮發(fā)性和腐蝕性溶液。與一次性空氣排量移液器吸頭相比，正排量移液器使用的一次性毛細(xì)管和活塞更昂貴，因此當(dāng)它們產(chǎn)生相同的結(jié)果時(shí)，建議使用空氣排量移液器。

4 樣品特性和移液器選擇
樣品類(lèi)型和粘度

某些類(lèi)型的移液器比其他類(lèi)型的移液器更適合不同的樣品類(lèi)型。例如，粘稠樣品可能需要不同的技術(shù)或移液器才能在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)良好的準(zhǔn)確性 - 較小的隨機(jī)誤差（精度）和/或較低的系統(tǒng)誤差（真實(shí)度）。樣品粘度通常會(huì)對(duì)空氣置換移液器和吸頭在移液過(guò)程中完全吸入和排出樣品的能力產(chǎn)生不利影響。當(dāng)移液與聚丙烯吸頭表面發(fā)生疏水相互作用的液體時(shí)，這個(gè)問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步加劇。

水性液體
液體的成??分和性質(zhì)會(huì)影響移液準(zhǔn)確性。決定水性液體物理性質(zhì)的三種物理機(jī)制是：

• 表面張力
• 內(nèi)聚力
• 粘附力

表面張力是指液體聚結(jié)成具有最小表面積的形狀的趨勢(shì)。內(nèi)聚力是形成液體的分子的一種特性，它確定了液體的物理結(jié)構(gòu)，使其在受到各種物理力時(shí)能夠抵抗碎裂。粘附力是指液體與其表面相互作用的趨勢(shì)。水樣中表面張力和內(nèi)聚力的存在直接歸因于氫鍵。粘附力可能歸因于疏水、靜電或其他類(lèi)型的相互作用。
其他液體類(lèi)型，無(wú)論是有機(jī)的還是無(wú)機(jī)的，也可能表現(xiàn)出大量的內(nèi)聚力和表面張力。內(nèi)聚力和表面張力通常有助于液體在抽吸和分配過(guò)程中的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)最佳的移液精度。粘附力通常會(huì)阻礙液體移動(dòng)并對(duì)移液精度產(chǎn)生不利影響。內(nèi)聚力和表面張力降低的液體以及表現(xiàn)出粘附力的液體通常會(huì)表現(xiàn)出更大的移液不準(zhǔn)確性。許多添加劑會(huì)顯著降低水性液體中的氫鍵，并可能對(duì)移液準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利影響。這些添加劑包括醇類(lèi)和其他水溶性有機(jī)物、表面活性劑、脂肪酸和乙二醇。

揮發(fā)性有機(jī)液體
與水性液體相比，有機(jī)液體的表面張力通常較低，也可能具有揮發(fā)性。揮發(fā)性有機(jī)液體在普通室溫下具有較高的蒸汽壓。這種高蒸汽壓是由于沸點(diǎn)較低，導(dǎo)致大量分子從液體中蒸發(fā)并進(jìn)入周?chē)諝猓瑥亩a(chǎn)生其特有的“有機(jī)”氣味。有機(jī)分子排入封閉系統(tǒng)（例如吸頭液柱頂部與移液器內(nèi)活塞之間的空氣空間）通常會(huì)導(dǎo)致壓力增加。
這種壓力增加，加上表面張力減小和粘度降低，通常會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)液體從移液器吸頭末端滴落。由于轉(zhuǎn)移的液體體積現(xiàn)在與移液器上的預(yù)設(shè)體積大不相同，因此液體損失導(dǎo)致移液精度顯著下降。應(yīng)該注意的是，在處理高揮發(fā)性或高蒸汽壓的液體時(shí)，不建議使用這兩種空氣置換移液技術(shù)。在這種情況下，空氣置換移液器的重現(xiàn)性可能會(huì)較差。

4 移液器選項(xiàng)
手動(dòng)單通道移液器
緊湊且無(wú)處不在的單通道移液器可以說(shuō)是任何生命科學(xué)設(shè)施中最常用的儀器。盡管新技術(shù)和技巧促進(jìn)了突破性發(fā)現(xiàn)，但單通道移液器始終是必需的。此外，現(xiàn)代移液器的設(shè)計(jì)和尺寸原理基本保持不變（現(xiàn)代移液器發(fā)明于 1957 年），并經(jīng)受住了最新的測(cè)定開(kāi)發(fā)趨勢(shì)。生命科學(xué)中很少有儀器如此多功能。生命科學(xué)的幾乎每個(gè)分支都使用單通道移液器 - 從基礎(chǔ)研究到生物技術(shù)、分子生物學(xué)、基因組學(xué)、基因治療和免疫治療的最新趨勢(shì) - 并且與任何測(cè)定格式和容器兼容，從單個(gè)比色皿、小瓶和離心管到培養(yǎng)皿、燒瓶和多孔板格式（最多 384 孔微孔板）。單通道移液器非常適合使用單個(gè)試管且體積通常較小的實(shí)驗(yàn)工作，例如 siRNA 轉(zhuǎn)染，或用于細(xì)胞培養(yǎng)或蛋白質(zhì)印跡等技術(shù)。

電子單通道移液器
電子移液器自 20 世紀(jì) 80 年代中期開(kāi)始面世。在電子空氣置換移液器中，抽吸和分配由微處理器控制，并通過(guò)按下扳機(jī)啟動(dòng)，而不是用拇指按下或釋放柱塞按鈕。大多數(shù)用戶(hù)會(huì)發(fā)現(xiàn)使用電子移液器可以實(shí)現(xiàn)更一致的樣品拾取和分配，提高準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，并且?guī)缀跸擞脩?hù)之間的差異?，F(xiàn)代電子移液器應(yīng)該操作簡(jiǎn)單，具有良好的用戶(hù)界面和彩色屏幕。這些移液器用途廣泛，可準(zhǔn)確執(zhí)行以下復(fù)雜任務(wù)：

• 重復(fù)分配
• 控制滴定
• 連續(xù)稀釋
• 從精細(xì)樣品中抽吸液體
• 測(cè)量未知樣品體積
  使用電子移液器，可以輕松編程活塞的重復(fù)運(yùn)動(dòng)以混合尖端內(nèi)的兩種溶液。帶有抽吸和分配速度控制的電子移液器可用于移取各種液體。最快的速度最適合移取水性樣品，而較慢的速度則適用于粘稠、起泡或剪切敏感的樣品電子單通道移液器使分析準(zhǔn)備工作變得高效而簡(jiǎn)單，并簡(jiǎn)化了長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)的移液工作（例如，在細(xì)胞的藥物處理過(guò)程中）。