Введение

В современных научных исследованиях и экспериментальном анализе помещение для сбора образцов является первым шагом для обеспечения надежности 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 дифференцируются 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 фактическими 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 высокоборосиликатного стекла с хорошей химической инертностью и термической стабильностью, подходят для большинства органических растворителей и сценариев высокотемпературной обработки. Особенно при высокоточном анализе или сборе легко адсорбируемых соединений стеклянные флаконы могут эффективно предотвращать деградацию или загрязнение образца.
• 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 рутинных клинических испытаний. Некоторые из высококачественных пластиковых флаконов также устойчивы к определенной степени химической коррозии.

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

• Ввинчивающийся тип: наиболее распространенный тип, легко открывается и закрывается, подходит для большинства общих лабораторных нужд. Крышки с винтовым портом обычно используются в паре с прокладками из ПТФЭ/силикона для обеспечения герметизации и химической совместимости.
• Тип штыка: Быстро закрывается с помощью защелки, подходит для быстрой работы или случаев, требующих частого открывания, в основном используется на автоматизированных платформах или в определенных стандартизированных процессах тестирования.
• Тип сальника: Запечатанный металлическим колпачком и сальником, наиболее герметичный, обычно используется в газовой хроматографии и других экспериментах, требующих контроля высокой летучести. Подходит для длительного хранения и транспортировки, особенно широко используется при испытании образцов окружающей среды.

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

• Стандартные флаконы: обычные объемы 1,5 мл, 2 мл и 5 мл, которые подходят для сбора и анализа большинства жидких образцов. Форма в основном цилиндрическая, что легко захватывается автоматизированным оборудованием.
• Микрофлаконы: с объемом 0,2 мл-0,5 мл, обычно используется для очень малых размеров образцов или высокопроизводительных экспериментальных проектов. Подходит для микросистемы 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 автоматического отбора проб, тогда как круглое дно больше подходит для ручного управления или вихревого смешивания.

Применение в биологических образцах (например, образцы крови)

Как один из самых распространенных и основных биологических образцов, кровь широко используется в различных областях, включая клиническую диагностику, генетическое тестирование и протеомные исследования. Из-за ее сложного состава и сильной биологической активности требования к контейнерам для сбора особенно строгие. Флаконы для сбора образцов, используемые для различных целей, различаются по добавкам, 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., должны быть быстрыми, эффективными, избегать гемолиза и загрязнения.
• Молекулярно-биологические исследования: такие как РНК-секвенирование, секвенирование всего генома (WGS), кПЦР и т. д., которые предъявляют более высокие требования к целостности нуклеиновых кислот и условиям хранения 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 извлечении нуклеиновых кислот, что позволяет эффективно ингибировать процесс коагуляции и защищать клеточную морфологию; пробирки с гепарином подходят для анализа плазмы, подходят для определенных химических тестов (например, анализа газов крови), но мешают определенным реакциям ПЦР; пробирки с цитратом натрия в основном используются для тестирования функции коагуляции.
• Пробирки для сбора чистой крови без добавок: используется для тестирования сыворотки, например, для проверки 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 полипропиленового материала, способного выдерживать сверхнизкие температуры (от -80℃ до среды жидкого азота). Обычно используется для длительного хранения плазмы, сыворотки, клеточных компонентов и т. д., широко используется в банках биологических образцов и долгосрочных последующих исследованиях.

3. Предостережение

• Влияние материалов на стабильность образца: Пластиковые флаконы могут адсорбировать белки или нуклеиновые кислоты, что требует использования материалов с низкой адсорбцией или обработки поверхности. Стеклянные флаконы стабильны, но не подходят для всех условий замораживания. Лаборантам необходимо принять решение, исходя из характера образца и потребностей эксперимента.
• Важность системы маркировки и прослеживаемости: Во время эксперимента образцы легко перепутать из-за маркировки, неполной информации и других проблем, что серьезно влияет на надежность данных. Рекомендуется использовать этикетки, напечатанные лазером, долговечные наклейки для замороженного хранения или электронную систему отслеживания (например, RFID, штрих-код) для 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 предпосылкой для высококачественных исследований. С развитием прецизионной медицины и высокопроизводительных технологий спрос на пробирки для сбора биологических образцов становится все более жидким и утонченным.

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 высокосинергетическими компонентами аналитического процесса с прибором. Особенно в жидкостной хроматографии, газовой хроматографии и других высокоточных методах тестирования выбор пробирок напрямую связан с воспроизводимостью и точностью анализа и стабильной работой прибора.

1. Применение флаконов в жидкостной хроматографии и газовой хроматографии

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

2. Требования к размеру и совместимости системы автосэмплинга

В современных лабораториях для повышения эффективности и последовательности обнаружения обычно используются автосамплеры, 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 точность анализа 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 компонентами в образце.
• Крышка прокладки из ПТФЭ: высокая стойкость к коррозии растворителей, повторяемость проколов, подходит для работы с иглой автоматического отбора проб, предотвращает загрязнение и утечку проб.
• Бутылка для силанизации: поверхность обработана специальным покрытием для уменьшения адсорбции полярных молекул, обычно используемых в анализе следов.

Выбирая правильные материалы, конструкцию и характеристики, пробирки в химическом анализе не только повышают эффективность обнаружения и совместимость приборов, но и способствуют согласованности и надежности данных образцов. Особенно в анализе следов и автоматизированных процессах правильная конфигурация систем пробирок стала одной из основных деталей, гарантирующих качество теста.

Выбор пробирок для сбора проб окружающей среды

Сбор проб окружающей среды охватывает широкий спектр сред, таких как вода, почва и атмосфера, а образцы имеют сложный состав и могут находиться в экстремальных условиях (например, высококоррозионные, высоколетучие, со следами загрязняющих веществ и т. д.). Для обеспечения надежности собранных данных и соблюдения нормативных требований крайне важно выбрать соответствующие пробирки для сбора проб.

1. Сценарии применения

• Образцы воды: Поверхностные воды Баокоу, грунтовые воды, промышленные сточные воды и т. д., обычно используются для обнаружения тяжелых 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

• Надежное уплотнение: Избегайте испарения образца, утечки или поглощения влаги во время транспортировки или хранения, что особенно важно для обнаружения ЛОС.
• Хорошая коррозионная стойкость: образцы могут содержать сильные кислоты, щелочи или органические растворители, для которых требуется использование бутылок из высокопрочного боросиликатного стекла или из специального пластика.
• Инертная конструкция: Внутренняя стенка флакона не должна адсорбировать загрязняющие вещества или 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, Китайские стандарты качества окружающей среды для поверхностных вод и т. д., и пробирки должны выбираться в соответствии с требованиями к отбору проб.

Неправильно выбранные пробирки могут вызвать такие проблемы, как деградация целевых веществ, адсорбция загрязняющих веществ и смещенные бланки, которые могут повлиять на точность результатов испытаний или даже привести к аннулированию данных. Поэтому научный и обоснованный выбор пробирок для образцов при экологическом мониторинге связан не только с качеством анализа, но и с соблюдением и научным принятием экологических решений.

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 очень летучий, предпочтительнее использовать стеклянную бутылку с отличной герметизирующей крышкой и прокладкой из ПТФЭ, чтобы максимально снизить потерю компонентов. В случае сильных коррозионных образцов следует использовать химически стойкие бутылки из боросиликатного стекла или полиэтилен высокой плотности, фторированные пластики и другие специальные материалы, известные как бутылки. Кроме того, для биологически активных образцов, богатых нуклеиновыми кислотами, белками или микроорганизмами, необходимо использовать флаконы без ферментов, обработанные в асептических условиях, а также предпочтительны материалы с низкой адсорбцией или инертные материалы, чтобы избежать деградации образца или неспецифической адсорбции.
• Тип и совместимость аналитического оборудования: Применяемая система автоматического отбора проб должна гарантировать, что размер используемого флакона, точность горлышка флакона, толщина прокладки и т. д. соответствуют стандартным спецификациям производителя инструмента. Обычно используется стандартизированный стеклянный флакон с завинчивающейся крышкой объемом 2 мл, чтобы обеспечить стабильное извлечение инъекционной иглы и избежать закупорки иглы или утечки. Для ручного отбора проб или дозирования предпочтительнее более гибкий тип флакона.
• Условия хранения образцов: Условия хранения образца напрямую влияют на выбор материала и конструкции 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, которые изготовлены из стойкого к низким температурам полипропилена и оснащены уплотнительной конструкцией с уплотнительным кольцом, предотвращающим утечку. Если образцы хранятся в жидком азоте в течение длительного периода времени, следует использовать специальные флаконы для жидкого азота, а также использовать крышки с внутренней резьбой или крышки, которые необходимо укрепить для герметизации, чтобы предотвратить замерзание и разрыв флаконов. Кроме того, для светочувствительных материалов следует также использовать коричневые или непрозрачные флаконы или оснастить их светонепроницаемыми устройствами для хранения.
• Баланс стоимости и масштаба эксперимента: Для высокопроизводительных экспериментов или учебных лабораторий можно выбрать доступные пластиковые флаконы, чтобы сократить расходы на потребление. Для точного анализа или обработки ценных образцов основное внимание следует уделять чистоте флаконов, инертности материалов и герметичности, что может помочь обеспечить точность данных даже при немного более высокой стоимости. Кроме того, при создании библиотек образцов или управлении долгосрочными проектами важно отдавать приоритет флаконам высокого стандарта, которые имеют штрихкод, устойчивы к замораживанию и загрязнению, чтобы улучшить отслеживание образцов и эффективность управления данными.

В совокупности, пробирка для образца, хотя и небольшая, является важным звеном между экспериментальным дизайном, качеством образца и аналитическими результатами. Благодаря систематическому рассмотрению характеристик образца, экспериментального оборудования, методов хранения и размера бюджета, экспериментальный источник тепла может более научно выбрать наиболее подходящую пробирку для сбора образца, закладывая прочную основу для всего процесса исследования.

Будущие тенденции и инновационные направления

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

С одной стороны, высокопроизводительные лаборатории предъявляют все более высокие требования к скорости и плотности обработки образцов, что побуждает флаконы постепенно переходить к миниатюризации и модуляризации. Микроразмерные флаконы становятся мейнстримом, 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 центром внимания отрасли. Чтобы снизить нагрузку на окружающую среду, вызванную одноразовым пластиком, все больше флаконов изготавливаются из биоразлагаемых или биоматериалов. В то же время процесс упаковки и производства имеет тенденцию к упрощению и экологичности в соответствии с тенденцией устойчивого лабораторного строительства.

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