Введение

В современных научных исследованиях и экспериментальном анализе помещение для сбора образцов является первым шагом к обеспечению достоверности данных. И в этом процессе пробирки для сбора образцов, являясь ключевым средством хранения и транспортировки образцов, их выбор и использование напрямую связаны с целостностью и стабильностью образца, а также с точностью последующего анализа.

Пробирки для сбора образцов широко используются во многих областях.Различные типы флаконов тщательно дифференцированы по материалу, структуре, добавкам и укупорке для разных образцов с разными физико-химическими свойствами, аналитическими потребностями и условиями хранения.

Базовая классификация пробирок для сбора образцов

Различные типы образцов предъявляют различные требования к пробиркам для сбора образцов во время сбора и хранения. Поэтому понимание базовой классификации пробирок для сбора образцов поможет экспериментаторам сделать наиболее подходящий выбор в соответствии с реальными потребностями. В целом, пробирки для образцов можно классифицировать по материалу, способу герметизации и размерам, таким как растворитель и структурная морфология.

1. Классификация по материалу: стекло или пластик.

• Стеклянные пробирки для образцов: Обычно изготавливаются из высокопрочного боросиликатного стекла с хорошей химической инертностью и термической стабильностью, подходящего для большинства органических растворителей и высокотемпературных процессов. Стеклянные флаконы, особенно при высокоточном анализе или сборе легко адсорбируемых соединений, позволяют эффективно предотвратить деградацию или загрязнение образцов.
• Пластиковые пробирки для сбора образцов: распространенные материалы включают полипропилен, полиэтилен, поликарбонат и т. д. Они более ударопрочные и легкие, подходят для криогенной заморозки, сбора биологических образцов и проведения рутинных клинических исследований. Некоторые высококачественные пластиковые флаконы также устойчивы к определенной степени химической коррозии.

2. Классификация по способу уплотнения: винтовые, байонетные, сальниковые.

• Ввинчиваемого типа: наиболее распространённый тип, легко открывается и закрывается, подходит для большинства лабораторных нужд. Крышки с винтовыми портами обычно используются с прокладками из ПТФЭ/силикона для обеспечения герметичности и химической совместимости.
• штыкового типа: Быстро закрывается защелкой, подходит для быстрых операций или случаев, требующих частого открывания, в основном используется на автоматизированных платформах или в некоторых стандартизированных процессах тестирования.
• Тип сальника: Герметичный, с металлической крышкой и сальником, наиболее герметичный, широко используется в газовой хроматографии и других экспериментах, требующих контроля высокой летучести. Подходит для длительного хранения и транспортировки, особенно широко используется при исследовании образцов окружающей среды.

3. Классификация по объему и форме: стандартные, миниатюрные, с коническим дном и т. д.

• Стандартные флаконы: распространенные объемы — 1,5 мл, 2 мл и 5 мл, что подходит для сбора и анализа большинства жидких образцов. Форма, как правило, цилиндрическая, что удобно для автоматизированного оборудования.
• Микрофлаконы: объёмом 0,2–0,5 мл, обычно используется для очень малых образцов или высокопроизводительных экспериментов. Подходит для микросистем отбора проб.
• Флаконы с коническим дном: Дно флакона имеет форму конуса, что удобно для концентрирования образца, центрифугирования и аспирации без остатка, что обычно используется в экспериментах по экстракции белков/нуклеиновых кислот.
• Флаконы с плоским/круглым дном: Плоское дно подходит для оборудования с автоматическим отбором проб, тогда как круглое дно больше подходит для ручного управления или вихревого смешивания.

Применение в биологических образцах (на примере образцов крови)

Кровь, один из самых распространённых и основных биологических образцов, широко используется в различных областях, включая клиническую диагностику, генетическое тестирование и протеомные исследования. В связи с её сложным составом и высокой биологической активностью, требования к контейнерам для сбора образцов особенно строгие. Виалы для сбора образцов, используемые для различных целей, различаются по составу добавок, материалам и конструкции, что напрямую влияет на качество образцов и точность последующего анализа.

1. Окружающая среда и цель использования

• Клинические медицинские испытания: для рутинного анализа крови, биохимии, электролитов, уровня гормонов и т. д. необходимо быстрое, эффективное выполнение, избегание гемолиза и загрязнения.
• Молекулярно-биологические исследования: такие как РНК-секвенирование, секвенирование всего генома (WGS), ПЦР в реальном времени и т. д., которые предъявляют повышенные требования к целостности нуклеиновых кислот и условиям сохранности образцов.
• Анализ белков и метаболомики: обеспокоенность по поводу ингибирования активности протеазы, совместимости с растворителями, стабильности после многократного замораживания и оттаивания.

2. Распространенные типы и конфигурации пробирок для сбора образцов

• Содержит флаконы с антикоагулянтом: Пробирки с ЭДТА широко используются в гематологических исследованиях и экстракции нуклеиновых кислот, что позволяет эффективно подавлять процесс коагуляции и защищать клеточную морфологию; пробирки с гепарином подходят для анализа плазмы, подходят для определенных химических тестов (например, анализа газов крови), но мешают некоторым реакциям ПЦР; а пробирки с цитратом натрия в основном используются для тестирования функции коагуляции.
• Пробирки для сбора чистой крови без добавок: используется для проведения сывороточных тестов, таких как проверка работоспособности, функции почек, иммунологических тестов и т. д. После того, как кровь естественным образом свертывается, сыворотку отделяют центрифугированием, чтобы избежать влияния химических добавок на экспериментальную реакцию.
• Специализированные флаконы для криоконсервации: изготовлен из высокопрочного полипропилена, способного выдерживать сверхнизкие температуры (от -80°C до жидкого азота). Обычно используется для длительного хранения плазмы, сыворотки, клеточных компонентов и т. д., широко применяется в банках биологических образцов и для долгосрочных исследований.

3. Предостережение

• Влияние материалов на стабильность образцовПластиковые флаконы могут адсорбировать белки или нуклеиновые кислоты, что требует использования материалов с низкой адсорбцией или специальной обработки поверхности. Стеклянные флаконы стабильны, но подходят не для всех условий замораживания. Лаборантам необходимо принимать решение, исходя из природы образца и требований эксперимента.
• Важность системы маркировки и прослеживаемости: В ходе эксперимента образцы легко перепутать из-за маркировки, неполной информации и других проблем, что серьёзно влияет на достоверность данных. Рекомендуется использовать этикетки, напечатанные лазером, долговечные наклейки для замороженного хранения или электронную систему отслеживания (например, RFID, штрихкод) для всего процесса управления образцами.

Консервация и обработка образцов крови играют решающую роль в результатах экспериментов, а соответствующие пробирки для сбора образцов не только обеспечивают максимальную сохранность активности и целостности образцов, но и являются необходимым условием для высококачественных исследований. С развитием прецизионной медицины и высокопроизводительных технологий спрос на пробирки для сбора биологических образцов становится всё более гибким и совершенным.

Химический анализ и лабораторные образцы

В аналитической химии, разработке лекарственных препаратов, испытаниях безопасности пищевых продуктов и других лабораторных работах виалы для сбора образцов служат не только контейнерами для хранения, но и высокосинергетически взаимодействующими компонентами аналитического процесса с прибором. Выбор виал, особенно в жидкостной хроматографии, газовой хроматографии и других высокоточных методах испытаний, напрямую связан с воспроизводимостью и точностью анализа, а также со стабильной работой прибора.

1. Применение виал в жидкостной хроматографии и газохроматографическом анализе

• Флаконы для ВЭЖХ: для предотвращения реакции раствора образца или адсорбции его на стенках флакона требуется превосходная химическая стабильность. Обычно используются стеклянные флаконы объёмом 2 мл с завинчивающейся крышкой и прокладкой из ПТФЭ/силикона, которые устойчивы к органическим растворителям и обеспечивают герметичность. Для светочувствительных образцов доступны флаконы коричневого цвета.
• флаконы для ГХ: поскольку анализ ГХ сильно зависит от летучести образца, пробирки должны быть плотно закрыты и часто изготавливаются из стеклянных пробирок с герметичными крышками; кроме того, чтобы предотвратить потерю летучих компонентов, для герметизации алюминиевых крышек часто используют предварительно пробитые прокладки.
• Приложения с небольшими объемами выборки: Для высокопроизводительного скрининга и обнаружения следовых количеств компонентов можно использовать микропробирки объемом 0,3–0,5 мл с канюлями, чтобы свести к минимуму потери образца.

2. Требования к размеру и совместимости системы автоматического отбора проб

В современных лабораториях для повышения эффективности и последовательности обнаружения широко используются автодозаторы, а для спецификаций и форм флаконов предлагаются единые стандарты:

• Общие характеристики: Стандартный калибр 2 мл (внешний диаметр 12 мм * высота 32 мм) — основная модель циркуляции, широко совместимая с мультибрендовой системой автоматического отбора проб.
• Требования к внешнему виду флакона: горлышко бутылки должно быть плоским, корпус бутылки должен быть устойчивым к механическому трению, чтобы обеспечить стабильность зажима механического рычага.
• Специализированная адаптация лотка: Для некоторых марок систем требуется особая структура дна (плоское дно, закругленное дно или дно с канавками) для адаптации к лотку для флаконов.

3. Специальные материалы и функциональный дизайн

Чтобы гарантировать аналитическую точность сложных образцов, лаборатории часто используют специально разработанные пробирки:

• Инертное боросиликатное стекло: Это предпочтительный материал для флаконов для ВЭЖХ/ГХ из-за его высокой химической стойкости и чистоты, а также избегания реакции или адсорбции со следовыми количествами компонентов в образце.
• Крышка с прокладкой из ПТФЭ: высокая стойкость к коррозии растворителей, повторяемость проколов, подходит для работы с иглой автоматического отбора проб, предотвращает загрязнение пробы и утечку.
• Бутылка для силанизации: поверхность обработана специальным покрытием для уменьшения адсорбции полярных молекул, обычно используемых в анализе следов.

Правильный выбор материалов, конструкции и характеристик виал в химическом анализе не только повышает эффективность обнаружения и совместимость приборов, но и способствует согласованности и надежности данных образцов. Особенно в области анализа следовых количеств и автоматизированных процессов правильная конфигурация систем виал стала одним из ключевых факторов, гарантирующих качество анализа.

Выбор пробирок для сбора проб окружающей среды

Отбор проб окружающей среды охватывает широкий спектр сред, таких как вода, почва и атмосфера. Образцы имеют сложный состав и могут находиться в экстремальных условиях (например, в условиях высокой коррозионной активности, высокой летучести, следовых концентраций загрязняющих веществ и т. д.). Для обеспечения достоверности собранных данных и соблюдения нормативных требований крайне важно выбрать подходящие пробирки для отбора проб.

1. Сценарии применения

• Образцы воды: Поверхностные воды Баокоу, грунтовые воды, промышленные сточные воды и т. д., обычно используются для обнаружения тяжёлых металлов, органических загрязнителей, солей питательных веществ и т. д.
• Экстракт почвы: жидкие образцы, полученные путем химической экстракции, содержащие остатки пестицидов, тяжелые металлы или органические соединения.
• Жидкость для сбора взвешенных в воздухе частиц: образцы частиц, используемые для элюирования из фильтрующих мембран или жидкостей, поглощающих пузырьки.

2. Основные требования к пробиркам для отбора проб

• Сильное уплотнение: Избегайте испарения, утечки или поглощения влаги образцом во время транспортировки или хранения, что особенно важно для обнаружения ЛОС.
• Хорошая коррозионная стойкость: образцы могут содержать сильные кислоты, щелочи или органические растворители, что требует использования бутылок из высокопрочного боросиликатного стекла или из специальных пластмасс.
• Инертная конструкция: Внутренняя стенка флакона не должна адсорбировать загрязняющие вещества и вступать в реакцию с компонентами образца, а для некоторых анализов требуется использование силанизированных или предварительно вымытых флаконов.
• Соблюдение правил отбора проб: Все типы программ мониторинга окружающей среды обычно руководствуются национальными или международными стандартами, такими как стандарты Агентства по охране окружающей среды США, Стандарты качества окружающей среды для поверхностных вод Китая и т. д., и пробирки должны выбираться с учетом требований к отбору проб.

Неправильно подобранные пробирки могут вызвать такие проблемы, как деградация целевых веществ, адсорбция загрязняющих веществ и смещение холостых проб, что может повлиять на точность результатов испытаний или даже привести к аннулированию данных. Поэтому научно обоснованный выбор пробирок для образцов при экологическом мониторинге связан не только с качеством анализа, но и с соблюдением нормативных требований и принятием научных решений в области охраны окружающей среды.

Руководство по выбору флаконов: как сделать выбор в зависимости от типа образца и аналитических потребностей

Столкнувшись с большим разнообразием пробирок для сбора образцов, экспериментаторы часто сталкиваются с проблемой эффективного и научно обоснованного выбора в практической работе.

1. Свойства образца определяют структурный выбор предварительного материала.

• Свойства самого образца: Если образец высоколетучий, предпочтительнее использовать стеклянную бутылку с герметичной крышкой и прокладкой из ПТФЭ для максимального снижения потери компонентов. В случае образцов с высокой коррозионной активностью следует использовать химически стойкие бутылки из боросиликатного стекла, полиэтилена высокой плотности, фторированных пластиков и других специальных материалов, известных как бутылки. Кроме того, для биологически активных образцов, богатых нуклеиновыми кислотами, белками или микроорганизмами, необходимо использовать флаконы без ферментов, прошедшие асептическю обработку, а также использовать материалы с низкой адсорбцией или инертные материалы для предотвращения деградации образца или неспецифической адсорбции.
• Тип и совместимость аналитического оборудования: При использовании системы автоматического отбора проб необходимо убедиться, что размер используемого флакона, точность горлышка флакона, толщина прокладки и т. д. соответствуют стандартным спецификациям производителя прибора. Обычно используется стандартный стеклянный флакон объёмом 2 мл с завинчивающейся крышкой, что обеспечивает плавное извлечение инъекционной иглы и предотвращает её засорение или утечку. Для ручного отбора проб или дозирования предпочтительнее использовать более гибкий тип флакона.
• Условия хранения образцов: Условия хранения образца напрямую влияют на выбор материала и конструкцию крышки флакона. Большинство стеклянных или полипропиленовых флаконов подходят для образцов, которые обычно охлаждаются в течение коротких периодов времени. Если образцы необходимо хранить при низкой температуре (-20 ℃ или -80 ℃), следует использовать специальные пробирки для замораживания, изготовленные из устойчивого к низким температурам полипропилена и оснащенные уплотнительным кольцом, предотвращающим утечки. Если образцы хранятся в жидком азоте в течение длительного периода времени, необходимо использовать специальные флаконы для жидкого азота, а также крышки с внутренней резьбой или крышки, которые должны быть усилены для герметизации, чтобы предотвратить замерзание и разрыв флаконов. Кроме того, для светочувствительных материалов следует использовать коричневые или непрозрачные флаконы или оснащать их светонепроницаемыми устройствами хранения.
• Баланс стоимости и масштаба экспериментаДля высокопроизводительных экспериментов или учебных лабораторий можно выбрать недорогие пластиковые флаконы, чтобы снизить эксплуатационные расходы. Для прецизионного анализа или обработки ценных образцов особое внимание следует уделять чистоте флаконов, инертности материалов и герметичности, что может обеспечить точность данных даже при несколько более высоких затратах. Кроме того, при создании библиотек образцов или управлении долгосрочными проектами важно отдавать приоритет высококачественным флаконам со штрихкодом, морозостойкостью и устойчивостью к загрязнению, чтобы улучшить отслеживание образцов и эффективность управления данными.

В целом, пробирка для образца, несмотря на небольшие размеры, является важным связующим звеном между экспериментальным дизайном, качеством образца и аналитическими результатами. Благодаря систематическому учёту характеристик образца, экспериментального оборудования, методов хранения и бюджета, экспериментальный источник тепла может более научно обоснованно выбрать наиболее подходящую пробирку для сбора образца, закладывая прочную основу для всего исследовательского процесса.

Будущие тенденции и инновационные направления

С развитием автоматизации научных исследований и концепции «зеленого» эксперимента пробирки для сбора образцов развиваются в направлении соответствия нормам и требованиям охраны окружающей среды.

С одной стороны, в лабораториях с высокой производительностью растут требования к скорости и плотности обработки образцов, что приводит к постепенной миниатюризации и модуляризации пробирок. Микропробирки становятся всё более распространёнными, и при использовании с автоматизированными системами они не только экономят место и реагенты, но и повышают эффективность работы, адаптируясь к требованиям современных экспериментов к скорости и точности.

С другой стороны, исследования и разработки экологически чистых материалов также стали приоритетными в отрасли. Чтобы снизить нагрузку на окружающую среду, связанную с использованием одноразового пластика, всё больше флаконов изготавливаются из биоразлагаемых или биоматериалов. В то же время, упаковка и производственные процессы становятся всё более простыми и экологичными, что соответствует тенденции к экологичному строительству лабораторий.

В будущем пробирки станут не только расходным материалом, но и ключевой частью разумного и устойчивого развития лабораторий.