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, как ключевой носитель для хранения и транспортировки образцов, их выбор и использование напрямую связаны с целостностью и стабильностью образца и точностью последующего анализа.

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

Базовая классификация пробирок для сбора образцов

Для разных типов образцов предъявляются разные требования к пробиркам для 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, а также по растворителю и структурной морфологии.

1. Классификация по материалу: стекло против пластика.

• Стеклянные пробирки для образцовОбычно изготавливаются из высокопрочного боросиликатного стекла, обладающего хорошей химической инертностью и термической стабильностью, что делает их подходящими для большинства органических растворителей и высокотемпературной обработки. Особенно в высокоточном анализе или для сбора легко адсорбируемых соединений стеклянные флаконы позволяют эффективно предотвратить деградацию или загрязнение образцов.
• Пластиковые пробирки для сбора образцовК распространенным материалам относятся полипропилен, полиэтилен, поликарбонат и др. Они более ударопрочные и легкие, и подходят для криогенной заморозки, сбора биологических образцов и рутинных клинических исследований. Некоторые высококачественные пластиковые флаконы также устойчивы к определенной степени химической коррозии.

2. Классификация по способу герметизации: винтовой, штыковой, сальниковый.

• Ввинчивающийся типНаиболее распространенный тип, легко открывается и закрывается, подходит для большинства общих лабораторных нужд. Крышки с винтовым отверстием обычно комплектуются прокладками из ПТФЭ/силикона для обеспечения герметичности и химической совместимости.
• штыкообразныйБыстро закрывается со щелчком, подходит для быстрых операций или случаев, требующих частого открытия, в основном используется на автоматизированных платформах или в определенных стандартизированных процессах тестирования.
• Тип железыГерметично закрытый металлической крышкой и сальником, максимально воздухонепроницаемый, широко используется в газовой хроматографии и других экспериментах, требующих контроля высокой летучести. Подходит для длительного хранения и транспортировки, особенно широко используется при анализе проб окружающей среды.

3. Классификация по объему и форме: стандартная, миниатюрная, с коническим дном и т. д.

• Стандартные флаконыОбычно используются емкости объемом 1,5 мл, 2 мл и 5 мл, подходящие для сбора и анализа большинства жидких образцов. Форма емкости преимущественно цилиндрическая, что облегчает ее захват автоматизированным оборудованием.
• Микрофлаконы: с объемом 0,2–0,5 мл, обычно используется для очень малых объемов образцов или для высокопроизводительных экспериментальных схем. Подходит для систем микропробоотбора.
• Флаконы с конусообразным дномДно флакона выполнено в форме конуса, что удобно для концентрирования образцов, центрифугирования и аспирации без остатков, и широко используется в экспериментах по экстракции белков/нуклеиновых кислот.
• Флаконы с плоским/круглым дномПлоское дно подходит для оборудования с автоматическим отбором проб, а круглое дно больше подходит для ручного управления или вихревого перемешивания.

Применение в биологических образцах (например, в образцах крови)

Кровь, как один из наиболее распространенных и основных биологических образцов, широко используется в различных областях, включая клиническую диагностику, генетическое тестирование и протеомные исследования. Из-за сложного состава и высокой биологической активности к контейнерам для сбора образцов предъявляются особенно строгие требования. Пробирки 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. Среда и цель использования

• клиническое медицинское тестированиеДля рутинных анализов крови, биохимических анализов, определения электролитов, уровня гормонов и т. д. необходимы скорость, эффективность и предотвращение гемолиза и загрязнения.
• Исследования в области молекулярной биологиитакие методы, как секвенирование РНК (RNA-seq), полногеномное секвенирование (WGS), количественная ПЦР (qPCR) и т. д., предъявляют более высокие требования к целостности нуклеиновых кислот и условиям сохранения образцов.
• Анализ белков и метаболомики: обеспокоенность по поводу ингибирования активности протеаз, совместимости с растворителями, стабильности после многократного замораживания и оттаивания.

2. Типы и конфигурации распространенных пробирок для сбора образцов.

• Содержит флаконы с антикоагулянтом.Пробирки с ЭДТА широко используются в гематологических исследованиях и экстракции нуклеиновых кислот, поскольку они эффективно подавляют процесс свертывания крови и защищают клеточную морфологию; пробирки с гепарином подходят для анализа плазмы, а также для некоторых химических анализов (например, анализа газов крови), но могут препятствовать некоторым ПЦР-реакциям; пробирки с цитратом натрия в основном используются для тестирования функции свертывания крови.
• Пробирки для сбора чистой крови без добавокИспользуется для анализа сыворотки крови, например, для оценки успеваемости, функции почек, иммунологических тестов и т. д. После естественного свертывания крови сыворотка отделяется центрифугированием, чтобы избежать влияния химических добавок на экспериментальную реакцию.
• Специальные флаконы для криоконсервацииИзготовлен из высокопрочного полипропилена (ПП), способного выдерживать сверхнизкие температуры (от -80℃ до среды жидкого азота). Обычно используется для длительного сохранения 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 адсорбционной способностью или обработки поверхности. Стеклянные флаконы стабильны, но не подходят для всех условий замораживания. Лаборантам необходимо принимать решение, исходя из характера образца и потребностей эксперимента.
• Важность системы маркировки и отслеживанияВ ходе эксперимента образцы легко перепутать из-за маркировки, неполной информации и других проблем, что серьезно влияет на достоверность данных. Рекомендуется использовать этикетки, напечатанные лазером, наклейки для заморозки или электронные системы отслеживания (например, RFID, штрихкоды) на протяжении всего процесса управления образцами.

Сохранение и обработка образцов крови играют решающую роль в результатах экспериментов, а соответствующие пробирки для сбора образцов не только максимально сохраняют активность и целостность образцов, но и являются необходимым условием для проведения высококачественных исследований. С развитием прецизионной медицины и высокопроизводительных технологий спрос на пробирки для сбора биологических образцов становится все более гибким и совершенным.

Химический анализ и лабораторные образцы

В аналитической химии, разработке лекарств, тестировании безопасности пищевых продуктов и других лабораторных работах пробирки для сбора образцов являются не только контейнерами для хранения, но и важными компонентами аналитического процесса в сочетании с прибором. Особенно в жидкостной хроматографии, газовой хроматографии и других высокоточных методах анализа выбор пробирок напрямую связан с воспроизводимостью и точностью анализа, а также со стабильной работой прибора.

1. Применение флаконов в жидкостной и газовой хроматографии.

• Флаконы для ВЭЖХДля предотвращения реакции или адсорбции раствора образца на стенках флакона необходима превосходная химическая стабильность. Обычно используются стеклянные флаконы объемом 2 мл с завинчивающейся крышкой и прокладкой из ПТФЭ/силикона, которые устойчивы к органическим растворителям и обеспечивают герметичное закрытие. Для светочувствительных образцов доступны флаконы коричневого цвета.
• Флаконы для газовой хроматографииПоскольку анализ методом газовой хроматографии в значительной степени зависит от летучести образца, флаконы должны быть плотно закрыты и часто изготавливаются из стекла с герметичными крышками; кроме того, для предотвращения потери летучих компонентов часто используются предварительно перфорированные прокладки для герметизации алюминиевыми крышками.
• Приложения с малыми объемами образцовДля высокопроизводительного скрининга и обнаружения следовых компонентов можно использовать микропробирки объемом 0,3–0,5 мл с канюлями, чтобы минимизировать потери образца.

2. Требования к размеру и совместимости системы автоматического отбора проб

В современных лабораториях для повышения эффективности и стабильности обнаружения широко используются автосамплеры, а также предлагаются единые стандарты для характеристик и форм флаконов:

• Общие технические характеристикиСтандартный калибр 2 мл (наружный диаметр 12 мм * высота 32 мм) является основной моделью для использования в циркуляционных системах и широко совместим с системами автоматического отбора проб различных производителей.
• Требования к внешнему виду флаконаГорлышко бутылки должно быть плоским, а корпус бутылки должен быть устойчив к механическому трению, чтобы обеспечить стабильность зажима механического рычага.
• Специализированная адаптация подносаДля некоторых марок систем требуется определенная конструкция дна (плоское дно, закругленное дно или дно с канавками) для адаптации к лотку для флаконов.

3. Специальные материалы и функциональный дизайн

Для обеспечения аналитической точности сложных образцов лаборатории часто используют специально разработанные флаконы:

• Инертное боросиликатное стеклоЭтот материал является предпочтительным для флаконов в ВЭЖХ/ГХ благодаря высокой химической стойкости и чистоте, а также предотвращению реакции или адсорбции со следовыми компонентами в образце.
• Крышка с прокладкой из ПТФЭВысокая устойчивость к коррозии под воздействием растворителей, возможность многократного прокола, подходит для работы с автоматической пробоотборной иглой, предотвращает загрязнение образца и утечку.
• флакон для силанизирующей обработкиПоверхность обработана специальным покрытием для уменьшения адсорбции полярных молекул, обычно используемым в анализе следовых количеств веществ.

Правильный выбор материалов, конструкции и технических характеристик позволяет улучшить не только эффективность обнаружения и совместимость приборов с пробирками для химического анализа, но и повысить согласованность и надежность данных, полученных при анализе образцов. Особенно в анализе следовых количеств веществ и автоматизированных процессах правильная конфигурация систем пробирок стала одним из ключевых факторов, гарантирующих качество анализа.

Выбор пробирок при сборе проб окружающей среды

Отбор проб окружающей среды охватывает широкий спектр сред, таких как вода, почва и атмосфера, при этом образцы имеют сложный состав и могут находиться в экстремальных условиях (например, в условиях высокой коррозии, высокой летучести, наличия следовых загрязнений и т. д.). Для обеспечения достоверности собранных данных и соблюдения нормативных требований крайне важно выбрать подходящие пробирки для отбора проб.

1. Сценарии применения

• пробы водыПоверхностные воды, грунтовые воды, промышленные сточные воды и т. д. региона Баокоу обычно используются для обнаружения тяжелых металлов, органических загрязнителей, питательных солей и т. д.
• экстракт почвы: жидкие образцы, полученные методом химической экстракции, содержащие остатки пестицидов, тяжелые металлы или органические соединения.
• жидкость для сбора взвешенных частиц в воздухе: образцы твердых частиц, используемые для элюирования из фильтрующих мембран или жидкостей, поглощающих пузырьки.

2. Основные требования к пробиркам для отбора проб

• Надежная герметизацияИзбегайте испарения, утечки или поглощения влаги образцами во время транспортировки или хранения, что особенно важно для обнаружения летучих органических соединений.
• Хорошая коррозионная стойкостьОбразцы могут содержать сильные кислоты, щелочи или органические растворители, что требует использования высокопрочного боросиликатного стекла или бутылок из специальных пластмасс.
• Инертная конструкцияВнутренняя стенка флакона должна предотвращать адсорбцию загрязнений или реакцию с компонентами образца, а для некоторых анализов требуется использование флаконов, предварительно обработанных силаном или промытых.
• Соблюдение правил отбора пробВсе виды программ экологического мониторинга обычно руководствуются национальными или международными стандартами, такими как стандарты Агентства по охране окружающей среды США (EPA), стандарты качества поверхностных вод Китая и т. д., и пробирки должны быть выбраны в соответствии с требованиями к отбору проб.

Неправильно подобранные пробирки могут вызывать такие проблемы, как деградация целевых веществ, адсорбция загрязняющих веществ и искажение результатов контрольных проб, что может повлиять на точность результатов анализа или даже привести к обнулению данных. Поэтому научный и обоснованный выбор пробирок для проб в экологическом мониторинге связан не только с качеством анализа, но и с соблюдением нормативных требований и принятием научно обоснованных экологических решений.

Руководство по выбору флаконов: как выбрать подходящий в зависимости от типа образца и аналитических потребностей.

В условиях большого разнообразия пробирок для сбора образцов, вопрос о том, как сделать эффективный и научно обоснованный выбор в практической работе, является распространенной проблемой для экспериментаторов.

1. Свойства образца определяют выбор структуры исходного материала.

• Свойства самого образцаЕсли образец обладает высокой летучестью, предпочтительнее использовать стеклянную бутылку с герметичной крышкой и прокладкой из ПТФЭ для минимизации потерь компонентов. При работе с сильно коррозионными образцами следует использовать химически стойкие бутылки из боросиликатного стекла, полиэтилена высокой плотности, фторированных пластмасс и других специальных материалов. Кроме того, для биологически активных образцов, богатых нуклеиновыми кислотами, белками или микроорганизмами, необходимо использовать асептически обработанные флаконы без ферментов, а также предпочтительнее использовать материалы с низкой адсорбцией или инертные материалы, чтобы избежать деградации образца или неспецифической адсорбции.
• Тип и совместимость аналитического оборудованияПри использовании системы автоматического отбора проб необходимо убедиться, что размер используемого флакона, точность горлышка, толщина прокладки и т.д. соответствуют стандартным спецификациям производителя прибора. Обычно используется стандартный стеклянный флакон объемом 2 мл с завинчивающейся крышкой, чтобы обеспечить надежное извлечение инъекционной иглы и избежать ее засорения или протечки. Для ручного отбора проб или дозирования предпочтительнее использовать более гибкий тип флакона.
• Условия хранения образцовУсловия хранения образца напрямую влияют на выбор материала и конструкции крышки флакона. Большинство стеклянных или полипропиленовых флаконов подходят для образцов, которые обычно хранятся в холодильнике в течение короткого времени. Если образцы необходимо хранить при низкой температуре (-20℃ или -80℃), следует использовать специальные морозильные пробирки, изготовленные из термостойкого полипропилена и оснащенные уплотнительным кольцом, предотвращающим протечки. Если образцы хранятся в жидком азоте в течение длительного времени, необходимо использовать специальные флаконы для жидкого азота, а также крышки с внутренней резьбой или усиленные крышки для герметизации, чтобы предотвратить замерзание и разрыв флаконов. Кроме того, для светочувствительных материалов следует использовать коричневые или непрозрачные флаконы или флаконы, защищенные от света.
• Баланс затрат и размера экспериментаДля высокопроизводительных экспериментов или учебных лабораторий можно выбрать доступные по цене пластиковые флаконы, чтобы снизить затраты на их использование. Для точного анализа или работы с ценными образцами следует уделять внимание чистоте флаконов, инертности материала и герметичности, что может помочь обеспечить точность данных даже при несколько большей стоимости. Кроме того, при создании библиотек образцов или управлении долгосрочными проектами важно отдавать приоритет высококачественным флаконам со штрихкодами, морозостойким и устойчивым к загрязнениям, чтобы повысить эффективность отслеживания образцов и управления данными.

Взятые вместе, пробирки для образцов, несмотря на свои небольшие размеры, являются важным звеном между экспериментальным планом, качеством образцов и результатами анализа. Благодаря систематическому учету характеристик образцов, экспериментального оборудования, методов хранения и размера бюджета, можно более научно выбрать наиболее подходящую пробирку для сбора образцов, заложив прочную основу для всего исследовательского процесса.

Будущие тенденции и инновационные направления

С развитием автоматизации научных исследований и концепции «зеленых» экспериментов, пробирки для сбора образцов эволюционируют в направлении соответствия современным требованиям и защиты окружающей среды.

С одной стороны, лаборатории с высокой пропускной способностью предъявляют все более высокие требования к скорости и плотности обработки образцов, что приводит к постепенному миниатюризации и модульности флаконов. Микроразмерные флаконы становятся все более распространенными, и при использовании с автоматизированными системами они не только экономят место и реагенты, но и повышают эффективность работы, адаптируясь к требованиям современных экспериментов в отношении скорости и точности.

С другой стороны, исследования и разработки экологически чистых материалов также стали приоритетным направлением для отрасли. Чтобы уменьшить нагрузку на окружающую среду, вызываемую одноразовым пластиком, все больше флаконов изготавливаются из биоразлагаемых или биооснованных материалов. Одновременно с этим, процесс упаковки и производства стремится к упрощению и экологичности, что соответствует тенденции устойчивого строительства лабораторий.

В будущем флаконы станут не только расходными материалами, но и ключевым элементом интеллектуального и устойчивого развития лабораторий.