Pipette

Une pipette (parfois orthographiée pipet ) est un type d'outil de laboratoire couramment utilisé en chimie et en biologie pour transporter un volume mesuré de liquide, souvent comme distributeur de milieu . Les pipettes sont disponibles dans plusieurs modèles pour divers usages avec différents niveaux de précision et d'exactitude , des pipettes en verre monobloc aux pipettes réglables ou électroniques plus complexes. De nombreux types de pipettes fonctionnent en créant un vide partiel au-dessus de la chambre de rétention du liquide et en libérant sélectivement ce vide pour aspirer et distribuer le liquide. La précision de mesure varie considérablement selon l'instrument.

Les premières pipettes simples étaient en verre, comme les pipettes Pasteur . Les grandes pipettes sont toujours en verre, d'autres sont en plastique compressible pour les situations où un volume exact n'est pas nécessaire.

La première micropipette a été brevetée en 1957 par le Dr Heinrich Schnitger ( Marburg , Allemagne). Le fondateur de la société Eppendorf , le Dr Heinrich Netheler, a hérité des droits et a commencé la production commerciale de micropipettes en 1961.

La micropipette ajustable est une invention du Wisconsin développée grâce aux interactions entre plusieurs personnes, principalement l'inventeur Warren Gilson et Henry Lardy, professeur de biochimie à l' Université du Wisconsin-Madison .

Bien qu'il existe des noms spécifiques pour chaque type de pipette, dans la pratique, tout type peut être désigné par le terme « pipette ». Les pipettes qui distribuent moins de 1 000 μL sont parfois appelées micropipettes.

Les termes « pipette » et « pipette » sont utilisés de manière interchangeable malgré des différences historiques mineures dans leur utilisation.

Les micropipettes à déplacement d'air sont un type de micropipette réglable qui délivre un volume mesuré de liquide ; selon la taille, il peut être compris entre environ 0,1 μL et 1 000 μL (1 mL). Ces pipettes nécessitent des embouts jetables qui entrent en contact avec le liquide.

Ces pipettes fonctionnent par déplacement d'air entraîné par un piston . Un vide est généré par le déplacement vertical d'un piston en métal ou en céramique dans un manchon étanche à l'air. Lorsque le piston se déplace vers le haut, entraîné par la dépression du piston, un vide est créé dans l'espace laissé vacant par le piston. Le liquide autour de la pointe se déplace dans ce vide (avec l'air dans la pointe) et peut ensuite être transporté et libéré selon les besoins. Ces pipettes sont capables d'être très précises et exactes. Cependant, comme elles reposent sur le déplacement d'air, elles sont sujettes à des imprécisions causées par l'environnement changeant, en particulier la température et la technique de l'utilisateur. Pour ces raisons, cet équipement doit être soigneusement entretenu et étalonné, et les utilisateurs doivent être formés à exercer une technique correcte et cohérente.

La micropipette a été inventée et brevetée en 1960 par le Dr Heinrich Schnitger à Marbourg , en Allemagne. Par la suite, le cofondateur de la société de biotechnologie Eppendorf , le Dr Heinrich Netheler, a hérité des droits et a initié l'utilisation globale et générale des micropipettes dans les laboratoires. En 1972, la micropipette réglable a été inventée à l'Université du Wisconsin-Madison par plusieurs personnes, principalement Warren Gilson et Henry Lardy.

Les types de pipettes à déplacement d’air comprennent :

• réglable ou fixe
• volume traité
• Monocanal, multicanal ou répéteur
• pointes coniques ou pointes cylindriques
• standard ou verrouillable
• manuel ou électronique
• fabricant

Indépendamment de la marque ou du prix de la pipette, chaque fabricant de micropipettes recommande de vérifier l'étalonnage au moins tous les six mois, si elle est utilisée régulièrement. Les entreprises du secteur pharmaceutique ou alimentaire sont tenues d'étalonner leurs pipettes tous les trimestres (tous les trois mois). Les écoles qui dispensent des cours de chimie peuvent effectuer ce processus une fois par an. Les étudiants en criminalistique et en recherche, où de nombreux tests sont courants, effectueront des étalonnages mensuels.

Pour minimiser le développement possible de troubles musculo-squelettiques dus au pipetage répétitif, les pipettes électroniques remplacent généralement la version mécanique.

Elles sont similaires aux pipettes à déplacement d'air, mais sont moins couramment utilisées et servent à éviter la contamination et pour les substances volatiles ou visqueuses à faible volume, comme l'ADN . La principale différence est que l'embout jetable est une microseringue (en plastique), composée d'un capillaire et d'un piston (partie interne mobile) qui déplace directement le liquide.

• 
  Pipette à déplacement positif
• 
  Le mandrin qui servira à déplacer le piston
• 
  Une pipette ancienne

Les pipettes jaugées ou pipettes à bulbe permettent à l'utilisateur de mesurer un volume de solution de manière extrêmement précise (précision de quatre chiffres significatifs). Ces pipettes ont une grande poire avec une longue partie étroite au-dessus avec une seule graduation car elles sont calibrées pour un seul volume (comme une fiole jaugée ). Les volumes typiques sont de 20, 50 et 100 ml. Les pipettes jaugées sont couramment utilisées pour préparer des solutions de laboratoire à partir d'une solution de base ainsi que pour préparer des solutions pour le titrage .

Les pipettes graduées sont un type de macropipette constituées d'un long tube avec une série de graduations, comme sur un cylindre gradué ou une burette , pour indiquer différents volumes calibrés. Elles nécessitent également une source de vide ; aux débuts de la chimie et de la biologie, on utilisait la bouche. Les règles de sécurité incluaient la mention : « Ne jamais pipeter à la bouche le KCN, le NH3, les acides forts, les bases et les sels de mercure ». Certaines pipettes étaient fabriquées avec deux bulles entre l'embout buccal et la ligne de niveau de la solution, pour protéger le chimiste contre l'ingestion accidentelle de la solution.

Les pipettes Pasteur sont des pipettes en plastique ou en verre utilisées pour transférer de petites quantités de liquide, mais elles ne sont ni graduées ni calibrées pour un volume particulier. La poire est séparée du corps de la pipette. Les pipettes Pasteur sont également appelées pipettes à tétine , compte-gouttes , compte-gouttes oculaires et compte-gouttes chimiques .

Les pipettes de transfert , également appelées pipettes Beral , sont similaires aux pipettes Pasteur mais sont fabriquées à partir d'une seule pièce de plastique et leur poire peut servir de chambre de rétention de liquide.

Les seringues de pipetage sont des dispositifs portatifs qui combinent les fonctions de pipettes volumétriques (à poire), de pipettes graduées et de burettes . Elles sont étalonnées selon les normes volumétriques ISO de grade A. Un tube de pipette en verre ou en plastique est utilisé avec un piston actionné par le pouce et un joint en PTFE qui glisse à l'intérieur de la pipette dans une opération de déplacement positif. Un tel dispositif peut être utilisé sur une grande variété de fluides (fluides aqueux, visqueux et volatils ; hydrocarbures ; huiles essentielles ; et mélanges) dans des volumes compris entre 0,5 ml et 25 ml. Cette disposition permet d'améliorer la précision, la sécurité de manipulation, la fiabilité, l'économie et la polyvalence. Aucune pointe jetable ni aide au pipetage n'est nécessaire avec la seringue de pipetage.

La pipette Van Slyke, inventée par Donald Dexter Van Slyke , est une pipette graduée couramment utilisée en technologie médicale avec des pipettes sérologiques pour l'analyse volumétrique.

La pipette Ostwald-Folin, développée par Wilhelm Ostwald et perfectionnée par Otto Folin , est un type de pipette volumétrique utilisée pour mesurer des fluides visqueux tels que le sang total ou le sérum.

La pipette à combustion de gaz Winkler-Dennis, développée par Clemens Winkler et perfectionnée par Louis Munroe Dennis, est un appareil permettant la réaction contrôlée de liquides sous un léger courant électrique et un apport d'oxygène.

Les micropipettes en verre sont fabriquées dans un extracteur de micropipettes et sont généralement utilisées dans un micromanipulateur . Elles sont utilisées pour interagir physiquement avec des échantillons microscopiques, comme dans les procédures de microinjection et de patch clamping . La plupart des micropipettes sont fabriquées en borosilicate , en aluminosilicate ou en quartz, et de nombreux types et tailles de tubes en verre sont disponibles. Chacune de ces compositions possède des propriétés uniques qui détermineront les applications appropriées.

Une introduction récente dans le domaine des micropipettes intègre la polyvalence de la microfluidique dans une plate-forme de pipettes librement positionnable. À l'extrémité du dispositif, une zone d'écoulement localisée est créée qui permet un contrôle constant de l'environnement du nanolitre, directement devant la pipette. Les pipettes sont fabriquées en polydiméthylsiloxane (PDMS), qui est formé à l'aide d'un moulage par injection réactif. L'interfaçage de ces pipettes à l'aide de pneumatiques permet de charger et de commuter plusieurs solutions à la demande, avec des temps d'échange de solution de 100 ms. Ce type de pipette a été inventé par Alar Ainla et se trouve actuellement dans le laboratoire de technologie biophysique de l'université de technologie Chalmers en Suède.

Une pipette zeptolitre a été développée au Brookhaven National Laboratory . La pipette est constituée d'une coque en carbone, à l'intérieur de laquelle se trouve un alliage d'or et de germanium. La pipette a été utilisée pour en savoir plus sur le processus de cristallisation .

De nombreux dispositifs ont été développés pour un pipetage plus sûr, plus facile et plus efficace. Par exemple, un contrôleur de pipette motorisé peut faciliter l'aspiration ou la distribution de liquide à l'aide de pipettes volumétriques ou graduées ; une tablette peut interagir en temps réel avec la pipette et guider l'utilisateur à travers un protocole ; et une station de pipette peut aider à contrôler la profondeur d'immersion de la pointe de la pipette et à améliorer l'ergonomie.

Les robots pipeteurs sont capables de manipuler les pipettes comme le feraient les humains.

Le réétalonnage des pipettes est un élément important à prendre en compte dans les laboratoires utilisant ces appareils. Il s'agit de déterminer la précision d'un appareil de mesure en le comparant aux normes de référence traçables du NIST . L'étalonnage des pipettes est essentiel pour garantir que l'instrument fonctionne conformément aux attentes et aux régimes ou protocoles de travail définis. L'étalonnage des pipettes est considéré comme une affaire complexe car il comprend de nombreux éléments de procédure d'étalonnage et plusieurs options de protocole d'étalonnage ainsi que des marques et des modèles de pipettes à prendre en compte.

Une bonne posture de pipetage est l'élément le plus important pour établir de bonnes pratiques de travail ergonomiques. Lors de tâches répétitives telles que le pipetage, il est important de maintenir des positions corporelles qui fournissent un maximum de force avec le moins de stress musculaire possible afin de minimiser le risque de blessure. Un certain nombre de techniques de pipetage courantes ont été identifiées comme potentiellement dangereuses en raison de facteurs de stress biomécaniques. Les recommandations pour des actions de pipetage correctives, formulées par diverses agences gouvernementales américaines et des experts en ergonomie, sont présentées ci-dessous.

Pipetage avec coude à ailettes

Technique : coude surélevé, « coude ailé ». Le bras humain moyen pèse environ 6 % du poids total du corps. Tenir une pipette avec le coude étendu (coude ailé) en position statique place le poids du bras sur les muscles du cou et des épaules et réduit le flux sanguin, ce qui provoque stress et fatigue. La force musculaire est également considérablement réduite à mesure que la flexion du bras augmente.

Mesure corrective : placez les coudes aussi près que possible du corps, les bras et les poignets étendus dans des positions droites et neutres (posture de la poignée de main). Gardez les objets de travail à portée de main pour limiter l'extension et l'élévation du bras. L'élévation du bras/de la main ne doit pas dépasser 12 po de la surface de travail.

Pipetage avec bras sur-rotatif

Technique : Avant-bras et poignet en rotation excessive. La rotation de l'avant-bras en position supinée (paume vers le haut) et/ou la flexion du poignet augmentent la pression du liquide dans le canal carpien. Cette pression accrue peut entraîner une compression des tissus mous comme les nerfs, les tendons et les vaisseaux sanguins, provoquant un engourdissement du pouce et des doigts.

Mesure corrective : L’angle de rotation de l’avant-bras proche de 45° de pronation (paume vers le bas) doit être maintenu pour minimiser la pression du canal carpien pendant l’activité répétitive.

Pipetage avec le poing fermé

Technique : prise ferme (poing fermé). La fatigue de la main résulte du contact continu entre un objet dur et des tissus sensibles. Cela se produit lorsqu'une prise ferme est nécessaire pour tenir une pipette, par exemple en cas de blocage de la pointe, et entraîne une diminution de la force de la main.

Mesure corrective : utilisez des pipettes munies de crochets ou d'autres éléments permettant une prise en main détendue et/ou évitant de devoir constamment saisir la pipette. Cela réduira la tension dans le bras, le poignet et la main.

Pipetage avec piston à pouce

Technique : Zone de force concentrée (contrainte de contact entre un objet dur et des tissus sensibles). Certains appareils sont dotés de pistons et de boutons à surface limitée, nécessitant une force importante exercée par le pouce ou l'autre doigt dans une zone concentrée.

Mesure corrective : utilisez des pipettes dotées de pistons et de boutons larges, profilés ou arrondis. Cela permettra de disperser la pression utilisée pour actionner la pipette sur toute la surface du pouce ou du doigt, réduisant ainsi la pression de contact à des niveaux acceptables.

Une posture incorrecte peut avoir un impact important sur la force disponible lors du pipetage

Technique : bras surélevé. La force musculaire est considérablement réduite lorsque la flexion du bras est augmentée.

Mesure corrective : Gardez les éléments de travail à portée de main pour limiter l'extension et l'élévation du bras. L'élévation du bras/de la main ne doit pas non plus dépasser 12 pouces de la surface de travail.

Pipetage à force de coude

Technique : flexion ou abduction du coude. La force du bras diminue lorsque la posture du coude s'écarte de la position à 90°.

Mesure corrective : Maintenez l’avant-bras et la main à moins de 12 pouces de la surface de travail, ce qui permettra au coude de rester près d’une position de 90°.

Contrairement aux pipettes axiales traditionnelles, le pipetage ergonomique peut affecter la posture et prévenir les blessures courantes liées au pipetage, telles que le syndrome du canal carpien, la tendinite et d'autres troubles musculo-squelettiques. Pour être « ergonomiquement correct », des changements importants dans les postures de pipetage traditionnelles sont essentiels, comme : minimiser les rotations de l'avant-bras et du poignet, garder une hauteur basse des bras et des coudes et détendre les épaules et la partie supérieure des bras.

En général, les pipettes sont stockées verticalement sur un support appelé support de pipettes. Dans le cas des pipettes électroniques, ces supports peuvent recharger leurs batteries. Les supports de pipettes les plus avancés peuvent contrôler directement les pipettes électroniques.

Une technologie alternative, notamment pour le transfert de petits volumes (gamme micro et nano litres) est l'éjection acoustique de gouttelettes .