移液器如何*改變了世界
移液器依然成為了實(shí)驗過(guò)程中*的神器，那么你知道移液器的發(fā)展歷史么？今天小編就帶大家來(lái)看一下它是怎么改變世界的。
60多年前，可重復再現、而可靠的微升級液體量移液幾乎不可能。許多科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步均與移液器相關(guān)，分子生物學(xué)與臨床醫學(xué)研究實(shí)驗為突出。
1945年6月，第二次世界大戰剛結束幾周，德國Lübeck-Travemünde市便成為自行車(chē)商務(wù)旅游的起點(diǎn)：為Eppendorf股份公司的成立提供了交通便利。分別來(lái)自漢堡市與漢堡學(xué)Eppendorf醫學(xué)中心理論研究所的HansHinz與HeinrichNetheler博士，為使自己在技術(shù)得以應用，合伙成立儀器公司。在當時(shí)的情況下，在衛生事業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮大作用——時(shí)至今日，仍是公司的信條。
事業(yè)初見(jiàn)成效：1945年7月，該公司與高校管理層簽訂合作協(xié)議，由HeinrichNetheler博士任“物理測量技術(shù)醫療器械工作組”負責人。大學(xué)管理部門(mén)允許其將儀器設備安置在醫院空地25號簡(jiǎn)易房中使用。該協(xié)議的條件是：所使用的儀器設備需用于“支持科學(xué)研究、滿(mǎn)足理論科學(xué)研究需求。”
塊里程碑
醫療器械研究所遇到的挑戰并非經(jīng)濟形勢嚴峻而是缺少必要的實(shí)驗材料。1946年3月8日，從工作站發(fā)展起來(lái)的企業(yè)“電子醫療設備有限責任公司”需要根據醫生需求在短時(shí)間內拿出創(chuàng )新型醫療器械解決方案。從水銀燈穩定控制裝置合同中誕生了支商用Eppendorf光度計。
該移液器在1949年漢諾威工業(yè)展上作為樣品公開(kāi)展示，為酶法分析帶來(lái)革命性轉變。伴隨著(zhù)光度計的產(chǎn)生，Eppendorf逐漸形成了品牌概念。1963年，120名職工終將其定名為“Eppendorf儀器制造Netheler&Hinz有限責任公司”。
“Marburg移液器”
支Eppendorf移液器誕生的合同由新近成立的公司中的TheodorBücher博士接手。戰前，TheodorBücher博士在OttoWarburg教授酶技術(shù)領(lǐng)域中從事研究工作。1958年，時(shí)任Marburg大學(xué)生理化學(xué)教授的Bücher博士告知Netheler博士：一位同事發(fā)明出小容量檢測用裝置。該項信息迅速引起Netheler博士興趣。
當時(shí)，人們利用玻璃吸管在毫升級范圍內移液，液體的吸取需使用移液輔具，例如，通過(guò)移液管吸球或通過(guò)連接軟管用嘴吸，而用嘴吸取樣本可能危及實(shí)驗室工作人員人身安全。由于精度不高、重復再現性能差，在處理量小的液體樣本時(shí)異常困難。
Bücher先生的同事HeinrichSchnitger博士在進(jìn)行科研工作過(guò)程中，必須能夠從小白鼠肝臟中提取小量樣本，該項任務(wù)挑戰性，為此，他研發(fā)出支微量移液器（活塞式移液器）。時(shí)至今日，人們仍然將該種移液器稱(chēng)為Marburg移液器或Schnitger移液器。
快速和準確吸取少量液體裝置”表示：“很長(cháng)時(shí)間以來(lái)，無(wú)需耗費太多精力和注意力便能吸取1至100微升少量液體進(jìn)行移液。
所能達到的精度：尤其是同一儀器所能實(shí)現的重復再現精度盡可能不低于移取大量液體時(shí)精度，即，精度約1%，重復再現精度約0.5%至0.5‰。”
支活塞式移液器是一支能夠按照位移原理工作的移液吸管，具有可移動(dòng)式活塞與空氣柱。Schnitger博士認為他發(fā)明的移液器結構中的插入式吸嘴由“化學(xué)惰性和疏水性塑料材料制作而成，例如，由聚乙烯等材料制作”[2]*接觸液體的一次性用品。
Schnitger先生授權Eppendorf公司*許可，從事“Marburg吸管”的生產(chǎn)和銷(xiāo)售。同樣，該公司在他的協(xié)助下通過(guò)多次設計與改進(jìn)滿(mǎn)足移液器在臨床化學(xué)實(shí)驗室的使用需求，奠定了Eppendorf針式移液器研發(fā)生產(chǎn)的基石。
微升系統
活塞式移液器的工業(yè)化生產(chǎn)推動(dòng)了微升級容量移液器系統的研發(fā)?？刹鹦夺樇庑臀扉_(kāi)啟了工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程，實(shí)驗室工作過(guò)程中使用的反應容器同樣出現了適用于小容積品種類(lèi)型的移液器。
1963年，支Eppendorf管式移液器問(wèn)世，具有Eppi之稱(chēng)的革命性1.5mL反應器迅速出現于世界各地的醫學(xué)和科學(xué)實(shí)驗室之中。每項試驗都需要運用非常干凈的容器來(lái)放置樣本：尤其是分子生物學(xué)和臨床醫學(xué)研究過(guò)程中，沒(méi)有Eppi和它之后一代又一代開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品、沒(méi)有特殊材料和一次性吸嘴根本不可能。
在離心機、搖床或試管加熱板等實(shí)驗室設備中，一直保持該種“范式轉移”移液器，終“Eppendorf微升系統”誕生并成為科研和臨床化學(xué)的基準。
憑借在1964年推出的微量液體移液系統，分子生物學(xué)領(lǐng)域或天然藥物研究領(lǐng)域中量小但價(jià)值很高的樣本能夠被安全可靠的檢測分析。在臨床化學(xué)領(lǐng)域，微升系統的引進(jìn)大大減少疾病診斷分析時(shí)所需的采血量，為患者帶來(lái)更多舒適與安寧。
1965年Eppendorf公司開(kāi)始漢堡市Barkhausen路總部建造。1996年，Eppendorf公司移液管的銷(xiāo)售收入超過(guò)一百萬(wàn)大關(guān)，但在短短五年后又突破千萬(wàn)大關(guān)。由于實(shí)驗人員對移液管和吸嘴具有大量需求，1975年Eppendorf公司又在Oldenburg市、Holstein市新建兩個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)，時(shí)至今日，仍在生產(chǎn)各種移液器耗材，一年前，該公司招聘了500名職工。
容積原則
精度和重復精度對移液器是評價(jià)移液器性能的重要指標。通過(guò)技術(shù)上的不斷開(kāi)發(fā)，在隨后的幾年里，Eppendorf公司成功改進(jìn)種型號移液器的精度和準確度。產(chǎn)品的組合式開(kāi)發(fā)設計和生產(chǎn)制造越來(lái)越以用戶(hù)需求為主導。
在微升系統領(lǐng)域中，這種趨勢從一開(kāi)始的剛性實(shí)驗室結構向著(zhù)越來(lái)越靈活、模塊化系統方向發(fā)展，而且，對移液提出更高的靈活性需求。從初固定容積移液器設計開(kāi)始，微升移液系統同樣出現可調容積式移液器。
同時(shí)，Eppendorf公司十分重視用戶(hù)對移液器移液量和移液速度的需求。早在Schnitger先生時(shí)代，物理檢測參數對移液管具有影響和限制。1979年，支活塞式移液管問(wèn)世后的17年，Eppendorf公司再次向生命科學(xué)市場(chǎng)領(lǐng)域推出革命性具有容積原理工作的Multipette手持式分液器。時(shí)至今日，該種人工手動(dòng)式分液器仍然是Eppendorf公司成功的產(chǎn)品之一（參見(jiàn)圖2）。
Multipette手持式分液器無(wú)需反復吸液就可以連續分液且具有較高移液量需求；另一方面，Eppendorf公司開(kāi)發(fā)出*不同于移液管的移液原理：即，移液過(guò)程中，溫度等物理參數或移液介質(zhì)的化學(xué)物理特性對移液精度影響更小。
容積式移液采用特殊的移液原理：具備與被移液介質(zhì)直接接觸的內置活塞，能夠排除移液器吸頭中的空氣，使具有容積原理的移液器能夠在移液管系統中無(wú)法勝任的場(chǎng)合中使用，例如，在具有高蒸汽壓力、高粘度或高密度的移液場(chǎng)合中使用，避免無(wú)意中因氣溶膠形成的氣墊帶來(lái)的交叉污染。從那以后，Eppendorf公司便能夠以Combitip品牌名稱(chēng)生產(chǎn)和銷(xiāo)售容積原理移液器吸頭。
百萬(wàn)支移液器
1981年，Eppendorf公司賣(mài)出了百萬(wàn)支移液器：1979年投放市場(chǎng)的Varipette4710型定制版移液器。此時(shí)，該公司職工人數已發(fā)展到約700人。從1980年開(kāi)始，日本已成為繼美國之后的第二大移液器出口國，移液器的銷(xiāo)售量具有巨大的增長(cháng)潛力。Eppendorf品牌同樣成為注冊的品牌。
這段時(shí)間，分子生物學(xué)領(lǐng)域出現了劃時(shí)代的研究成果，例如，1983年KaryMullis發(fā)明了PCR（聚合酶鏈式反應）并因此于1993年榮獲諾貝爾化學(xué)獎。該種小量DNA周期性能夠使DNA在一定溫度條件下進(jìn)行反應并能夠使其進(jìn)行特殊復制，是未來(lái)分子生物學(xué)研究、疾病診斷、法醫學(xué)和無(wú)數其他應用領(lǐng)域以及科學(xué)研究過(guò)程中*的方法。
該種方法以沒(méi)有交叉污染為前提，滿(mǎn)足了分子生物學(xué)、微生物學(xué)與細胞生物學(xué)和其他許多方法殺菌消毒的要求，而且，Eppendorf公司同樣承擔提供耗材和供應移液器責任。1990年，Eppendorf公司將種高壓滅菌式移液器Varipette4810投放市場(chǎng)。1991年，投放市場(chǎng)的Bio-master移液器避免了氣溶膠的形成，從而，*避免了交叉污染。特殊的過(guò)濾方案使該種移液器能夠配置成移液管式結構形式。
從1976年起，由Eppendorf生產(chǎn)的容量式移液器便能夠按照一鍵式操作原理使用。1995年，投放市場(chǎng)的Research3110型移液器采用兩鍵式操作：除操作控制按鈕之外，還有吸頭拆卸按鈕，該種移液器設計原則在世界各地許多科研機構中廣受歡迎。
從此，Eppendorf公司結束了實(shí)驗室中并行存在、兩種基本形式移液器之間孰好孰壞的爭吵。專(zhuān)為實(shí)驗室科研應用量身定制的Research系列移液器同樣屬于Eppendorf公司，至今仍為十分受歡迎的手動(dòng)式移液產(chǎn)品。
移液量和數字化
20世紀末，21世紀初，檢測分析樣本數量呈持續性增長(cháng)，在臨床領(lǐng)域中表現尤為突出。許多地區成本費用壓力越來(lái)越大，因此，出現了移液解決方案與實(shí)驗室工作流程自動(dòng)化強烈需求。與此同時(shí)，軟件技術(shù)、電子技術(shù)與蓄電池技術(shù)迅猛發(fā)展，實(shí)驗室檢測分析向數字化方向發(fā)展。
1994年，Eppendorf公司推出款8至12通道的多道移液器Titerman4908，能夠讓研究人員從此快速、完成操作，例如，96孔板移液系列操作。1998年，Eppendorf公司推出ResearchPro系列電動(dòng)移液器。
該解決方案允許用戶(hù)以更高的速度、更高的操作可靠性和較高的重復精度毫不費力完成復雜的移液任務(wù)。在移液過(guò)程中，電動(dòng)移液器也能夠完成部分容量移液任務(wù)，從而開(kāi)辟移液處理領(lǐng)域的新天地，多通道型移液器明顯提高了時(shí)間效率和移液量。
關(guān)注用戶(hù)
市場(chǎng)中出現的新產(chǎn)品，例如，2010年投放市場(chǎng)的Explorer系列電子移液器所提供的遠遠超出了減輕疲勞和提高移液的重復精度。編寫(xiě)復雜報告的可能性、完成例行工作的可能性或者將使用報告保存到歷史日志中的可能性都進(jìn)一步的簡(jiǎn)化了實(shí)驗室的工作流程。
Eppendorf公司還通過(guò)高水平的軟件設計和移液器硬件設計實(shí)現了簡(jiǎn)單而且直觀(guān)的操作系統。提高了的要求以及在受監管的應用場(chǎng)合中，可以使用像Explorerplus移液器這種有著(zhù)密碼保護或者顯示維護保養周期的電子移液器。據預測：未來(lái)許多領(lǐng)域中對數據記錄和數據處理的要求將會(huì )繼續增加。這也是Eppedorf公司未來(lái)以用戶(hù)為中心解決方案中可以解決的一種趨勢。
人體工程學(xué)的要求
從1970年起，Eppendorf公司便將用戶(hù)以及用戶(hù)需求作為產(chǎn)品研發(fā)的重點(diǎn)并開(kāi)始按照人體工程學(xué)原理優(yōu)化產(chǎn)品。2003年，Eppendorf公司的PhysioCare Concept人體工程學(xué)理念問(wèn)世。作為一項整體性解決方案，實(shí)驗室工作流程需要將職工健康和舒適度結合在一起。
符合人體工程學(xué)的移液器設計需要按照當前人體工程學(xué)知識和原理對移液操作以及移液器外形、重量和重量分布、操作按鈕的相互位置或所需操作力和吸頭的配合精度等方面進(jìn)行優(yōu)化。
的便是移液器的吸嘴問(wèn)題：移液器吸嘴既不能有太高的“附著(zhù)力”，緊緊的“抓住”移液器不放，也不能太松影響移液效果，該問(wèn)題通過(guò)加裝彈簧以及經(jīng)具有彈性的吸嘴圓錐限制吸嘴大插裝力方式解決，整支移液器重量一直在不斷減少。除操作的舒適性和易于使用外，還應防止用戶(hù)患上RSI重復性疲勞綜合癥風(fēng)險。對電子移液器來(lái)講，直觀(guān)的操作界面或較好的可讀識性能屬于人體工程學(xué)設計范疇。
2009年，投放市場(chǎng)的Researchplus系列移液器是Eppendorf公司提供的重量只有80克超輕量級移液器，為人體工程學(xué)移液器樹(shù)立新尺度。
Eppendorf公司負責營(yíng)銷(xiāo)工業(yè)市場(chǎng)、醫療保健、醫療器械的KayKoerner博士表示：“為實(shí)現如此輕的重量，選用材料也應該能夠按照準確的方式相互匹配。”該種材料必須重量輕，同時(shí)，堅固耐用、抗沖擊、耐磨蝕并具有較低的導熱性和較大的熱容量。
在長(cháng)期的批量移液過(guò)程中，手的溫度是影響移液精度的重要因素；各種材料的相互組合對于諸如高壓滅菌等過(guò)程具有非常重要的作用。將所有優(yōu)點(diǎn)結合到一起并不容易。
除此以外，Koerner博士表示：“所有材料必須是‘經(jīng)濟實(shí)惠、買(mǎi)得起的產(chǎn)品’。Eppendorf公司在活塞式系列Researchplus移液器中使用Foltron——一種在航天領(lǐng)域中使用的聚合物。在過(guò)去的10年到15年時(shí)間里，我們在塑料與材料方面做了許多工作。研發(fā)工作還遠遠沒(méi)有結束，未來(lái)十年內，繼續研發(fā)、生產(chǎn)的移液器會(huì )更輕或更加容易使用新材料并將更多的新功能結合到一起。”
從微升到納升
越來(lái)越輕、越來(lái)越快，意味著(zhù)移液量也越來(lái)越小嗎？Eppendorf公司移液產(chǎn)品*FlorianBundis博士表示：“在手動(dòng)移液過(guò)程中，至今打破企業(yè)創(chuàng )始人的微升級記錄——估計將來(lái)也不會(huì )。當然，我們將移液器精度和準確性明顯改進(jìn)提高，所能達到的公差水平相當高、偏差相當小，在手工操作的移液系統中已無(wú)法繼續改進(jìn)提高。
雖然，今天的校準實(shí)驗室有能力完成小于1微升手工移液校準，受環(huán)境條件影響，例如，風(fēng)或溫度波動(dòng)和操作者移液器握持方式本身等均在常規實(shí)驗條件下極大影響了移液的精度和準確性，使手動(dòng)移液精度和準確性無(wú)法在納升級范圍內繼續傳承下去。此時(shí)，人們只能依賴(lài)自動(dòng)化移液系統。”
Eppendorf公司從2003年開(kāi)始就為實(shí)驗室自動(dòng)化提供epMotion系列移液器——一種能夠在微升與納升級范圍內大量移液的高重復精度移液器。該系列移液器配有多種可選附件，例如，運輸夾具、真空工作臺、內置混合器或溫控裝置；典型的應用范圍，例如，臨床研究中心或藥物研究中心等。
當前Eppendorf公司提供的epMotion系列的移液器有5070型、5073型和5075型三種型號，配備自動(dòng)移液系統以及它們的附件和耗材，可以完成小移液量10微升至低200納升，有效簡(jiǎn)化實(shí)驗室工作流程。
Koerner博士表示：“自動(dòng)移液系統是Eppendorf公司增長(cháng)勢頭強的經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域；該領(lǐng)域具有兩個(gè)主要發(fā)展方向，一個(gè)是大型自動(dòng)化移液系統、大容量的自動(dòng)化移液系統；另一個(gè)是專(zhuān)門(mén)完成特殊移液任務(wù)的型自動(dòng)化移液系統。”
擁有12級精密度
過(guò)去，Eppendorf公司通過(guò)研究與臨床實(shí)踐革命性開(kāi)發(fā)微升級移液系統。時(shí)至今日，已成為實(shí)驗室標準配置。50年后，該公司產(chǎn)品的覆蓋面之大將無(wú)法估量：在檢測分析儀器設備制造領(lǐng)域中，1985年，成功推出的移液器能夠在細胞注射系統研發(fā)過(guò)程中直接完成向活細胞注射任務(wù)；該注射任務(wù)在顯微鏡下將毫微微升級液體注射至細胞內（1毫微微升=10-15升=微升的十億分之一），該移液系統至今仍應用于不同生物醫學(xué)研究領(lǐng)域。
移取液體量如此之?。阂幻腌娺B續注射，300年才裝滿(mǎn)1.5毫升反應管。利用自動(dòng)化移液系統能夠成功將移液系統應用于納升級超微量應用領(lǐng)域。在手動(dòng)和電子移液以及分液過(guò)程中，Eppendorf公司的產(chǎn)品涵蓋微升和毫升領(lǐng)域。除此之外，該公司仍然需要像從前一樣生產(chǎn)帶有毫升刻度的血清移液器，包括：所需的附件與耗材。