Introducció

En la investigació científica moderna i l'anàlisi experimental, la sala de recollida de mostres és el primer pas per garantir la fiabilitat de les dades. I en aquest procés, els vials de recollida de mostres, com a suport clau per a l'emmagatzematge i el transport de mostres, la seva selecció i ús estan directament relacionats amb la integritat i l'estabilitat de la mostra i la precisió de l'anàlisi posterior.

Els vials de recollida de mostres s'utilitzen àmpliament en molts campsEls diferents tipus de vials es diferencien acuradament pel que fa al material, l'estructura, els additius i el tancament per a mostres diferents amb propietats fisicoquímiques, necessitats analítiques i condicions d'emmagatzematge diferents.

Classificació bàsica dels vials de recollida de mostres

Els diferents tipus de mostres tenen requisits diferents per als vials de recollida de mostres durant la recollida i l'emmagatzematge. Per tant, comprendre la classificació bàsica dels vials de recollida de mostres ajudarà els experimentadors a prendre la decisió més adequada segons les necessitats reals. En general, els tubs de mostra es poden classificar en termes de material, mètode de segellat i dimensions com ara el dissolvent i la morfologia estructural.

1. Classificació per material: vidre vs. plàstic

• Tubs de mostra de vidreNormalment fet de vidre d'alta borosilicat amb bona inertícia química i estabilitat tèrmica, adequat per a la majoria de dissolvents orgànics i escenaris de processament d'alta temperatura. Especialment en anàlisis d'alta precisió o la recollida de compostos fàcilment adsorbits, els vials de vidre poden evitar eficaçment la degradació o contaminació de la mostra.
• Vials de recollida de mostres de plàsticEls materials comuns inclouen polipropilè, polietilè, policarbonat, etc. Són més resistents als impactes i lleugers, i són adequats per a la congelació criogènica, la recollida de mostres biològiques i les proves clíniques rutinàries. Alguns dels vials de plàstic d'alta gamma també són resistents a un cert grau de corrosió química.

2. Classificació per mètode de segellat: cargol, baioneta, tipus de glàndula

• Tipus de cargol: el tipus més comú, fàcil d'obrir i segellar, adequat per a la majoria de necessitats generals de laboratori. Els taps de rosca solen combinar-se amb juntes de PTFE/silicona per garantir el segellat i la compatibilitat química.
• Tipus de baionetaTancament ràpid amb un botó, adequat per a un funcionament ràpid o ocasions que requereixen una obertura freqüent, utilitzat principalment en plataformes automatitzades o en certs processos de prova estandarditzats.
• Tipus de glàndulaSegellat per tapa i glàndula metàl·liques, el més hermètic, utilitzat habitualment en cromatografia de gasos i altres experiments que requereixen un alt control de la volatilitat. Apte per a l'emmagatzematge i el transport a llarg termini, especialment utilitzat en proves de mostres ambientals.

3. Classificació per volum i forma: estàndard, miniatura, fons cònic, etc.

• Vials estàndard: els volums habituals són 1,5 ml, 2 ml i 5 ml, que són adequats per a la recollida i anàlisi de la majoria de mostres líquides. La forma és majoritàriament cilíndrica, cosa que facilita la seva impressió amb equips automatitzats.
• MicrovialsAmb un volum de 0,2 ml-0,5 ml, s'utilitza habitualment per a mostres molt petites o dissenys experimentals d'alt rendiment. Apte per a sistemes de micromostreig.
• Vials de fons cònicLa part inferior del vial té forma de con, cosa que facilita la concentració de mostres, el funcionament centrífug i l'aspiració sense residus, cosa que s'utilitza habitualment en experiments d'extracció de proteïnes/àcids nucleics.
• Vials de fons pla/rodóEls fons plans són adequats per a equips de mostreig automàtic, mentre que els fons rodons són més adequats per a l'operació manual o per a escenaris de barreja amb vòrtex.

Aplicacions en mostres biològiques (mostres de sang com a exemple)

Com una de les mostres biològiques més comunes i bàsiques, la sang s'utilitza àmpliament en una varietat de camps, incloent-hi el diagnòstic clínic, les proves genètiques i la investigació proteòmica. A causa de la seva composició complexa i la seva forta activitat biològica, els requisits per als recipients de recollida són particularment estrictes. Els vials de recollida de mostres utilitzats per a diferents aplicacions són diferents pel que fa als additius, els materials i el disseny estructural, cosa que afecta directament la qualitat de les mostres i la precisió de l'anàlisi posterior.

1. Medi ambient i finalitat d'ús

• proves mèdiques clíniques: per a anàlisis rutinàries de sang, bioquímica, electròlits, proves de nivell hormonal, etc., cal ser ràpid i eficient, evitar l'hemòlisi i la contaminació.
• Recerca en biologia molecular: com ara RNA-seq, seqüenciació del genoma complet (WGS), qPCR, etc., que requereix uns requisits més elevats per a la integritat dels àcids nucleics i les condicions de conservació de la mostra.
• Anàlisi de proteïnes i metabolòmica: preocupat per la inhibició de l'activitat de la proteasa, la compatibilitat amb els dissolvents i l'estabilitat després de repetides congelacions i descongelacions.

2. Tipus i configuracions habituals de vials de recollida de mostres

• Conté vials d'anticoagulantsEls tubs d'EDTA s'utilitzen àmpliament en proves hematològiques i extracció d'àcids nucleics, que poden inhibir eficaçment el procés de coagulació i protegir la morfologia cel·lular; Els tubs d'heparina són adequats per a l'anàlisi de plasma, adequats per a certes proves químiques (per exemple, anàlisi de gasos en sang), però interfereixen amb certes reaccions de PCR; i els tubs de citrat de sodi s'utilitzen principalment per a proves de funció de coagulació.
• Tubs de recollida de sang pura sense additius: s'utilitza per a proves de sèrum, com ara per posar-se al dia amb la feina, la funció renal, les proves d'immunologia, etc. Després que la sang es coaguli de manera natural, el sèrum se separa per centrifugació per evitar que els additius químics interfereixin amb la reacció experimental.
• Vials especialitzats per a la criopreservacióFet de material PP d'alta resistència, capaç de suportar temperatures ultrabaixes (-80 ℃ a un ambient de nitrogen líquid). S'utilitza habitualment per a la conservació a llarg termini de plasma, sèrum, components cel·lulars, etc., àmpliament utilitzat en bancs de mostres biològiques i estudis de seguiment a llarg termini.

3. Advertència

• Influència dels materials en l'estabilitat de la mostraEls vials de plàstic poden adsorbir proteïnes o àcids nucleics, cosa que requereix l'ús de materials de baixa adsorció o tractament superficial. Els vials de vidre són estables però no són adequats per a totes les condicions de congelació. Els tècnics de laboratori han de prendre una decisió en funció de la naturalesa de la mostra i les necessitats de l'experiment.
• Importància del sistema d'etiquetatge i traçabilitatDurant l'experiment, les mostres es confonen fàcilment a causa de l'etiquetatge, la informació incompleta i altres problemes, cosa que afecta seriosament la fiabilitat de les dades. Es recomana utilitzar etiquetes impreses amb làser, adhesius duradors per a l'emmagatzematge congelat o sistemes de seguiment electrònic (com ara RFID, codi de barres) per a tot el procés de gestió de mostres.

La conservació i la manipulació de mostres de sang tenen un paper decisiu en els resultats dels experiments, i els vials de recollida de mostres adequats no només maximitzen la preservació de l'activitat i la integritat de la mostra, sinó que també són un requisit previ per a una investigació d'alta qualitat. Amb el desenvolupament de la medicina de precisió i la tecnologia d'alt rendiment, la demanda de vials de recollida de mostres biològiques es torna cada cop més liqüefactiva i refinada.

Anàlisi química i mostres de laboratori

En química analítica, descobriment de fàrmacs, proves de seguretat alimentària i altres treballs de laboratori, els vials de recollida de mostres no només són recipients d'emmagatzematge, sinó també components altament sinèrgics del procés analític amb l'instrument. Especialment en cromatografia líquida, cromatografia de gasos i altres tècniques de prova d'alta precisió, la selecció de vials està directament relacionada amb la reproductibilitat i la precisió de l'anàlisi i el funcionament estable de l'instrument.

1. Aplicació de vials en l'anàlisi de cromatografia líquida i cromatografia de gasos

• Vials d'HPLCCal una excel·lent estabilitat química per evitar que la solució de mostra reaccioni o s'adsorbeixi a la paret del vial. Normalment s'utilitzen vials de vidre amb tap de rosca de 2 ml amb taps de junta de PTFE/silicona, que són resistents als dissolvents orgànics i mantenen un segellat hermètic. Per a mostres fotosensibles, hi ha ampolles marrons disponibles.
• Vials de GCCom que l'anàlisi GC depèn en gran mesura de la volatilitat de la mostra, els vials han d'estar ben segellats i sovint estan fets de vials de vidre amb taps de pressió; a més, per evitar la pèrdua de components volàtils, sovint s'utilitzen juntes preperforades per segellar amb taps d'alumini.
• Aplicacions amb petits volums de mostraPer a la detecció d'alt rendiment i la detecció de components traça, es poden utilitzar microvials de 0,3 ml-0,5 ml amb cànules per minimitzar la pèrdua de mostra.

2. Requisits de mida i compatibilitat del sistema de mostreig automàtic

Els laboratoris moderns utilitzen habitualment mostrejadors automàtics per millorar l'eficiència i la consistència de la detecció, i es proposen estàndards uniformes per a les especificacions i formes dels vials:

• Especificacions comunesEl calibre estàndard de 2 ml (diàmetre exterior 12 mm * alçada 32 mm) és el model de circulació principal, àmpliament compatible amb el sistema de mostreig automàtic multimarca.
• Requisits d'aspecte del vialLa boca de l'ampolla ha de ser plana i el cos de l'ampolla ha de ser resistent a la fricció mecànica per garantir l'estabilitat de la subjecció del braç mecànic.
• Adaptació de safata especialitzadaAlgunes marques de sistemes requereixen una estructura inferior específica (fons pla, fons arrodonit o amb ranures) per adaptar-se a la safata de vials.

3. Materials especials i disseny funcional

Per garantir la precisió analítica de mostres complexes, els laboratoris sovint utilitzen vials especialment dissenyats:

• Vidre borosilicat inertÉs el material de vial preferit per a HPLC/GC per la seva alta resistència química i netedat, evitant la reacció o l'adsorció amb components traça de la mostra.
• Tap de junta de PTFEAlta resistència a la corrosió per dissolvents, punció repetible, adequada per al funcionament de l'agulla de mostreig automàtic, evitant la contaminació i les fuites de la mostra.
• Ampolla de tractament de silanització: la superfície es tracta amb un recobriment especial per reduir l'adsorció de molècules polars, que s'utilitza habitualment en l'anàlisi de traces.

En triar els materials, la construcció i les especificacions adequades, els vials en l'anàlisi química no només milloren l'eficiència de detecció i la compatibilitat dels instruments, sinó que també contribueixen a la consistència i la fiabilitat de les dades de la mostra. Especialment en l'anàlisi de traces i els processos automatitzats, la configuració adequada dels sistemes de vials s'ha convertit en un dels detalls principals per garantir la qualitat de la prova.

Selecció de vials en la recollida de mostres ambientals

La recollida de mostres ambientals cobreix una àmplia gamma de medis, com ara aigua, sòl i atmosfera, i les mostres tenen composicions complexes i poden estar en condicions extremes (per exemple, altament corrosives, altament volàtils, traces de contaminants, etc.). Per tal de garantir la fiabilitat de les dades recollides i complir amb els requisits reglamentaris, és crucial seleccionar els vials adequats per a la recollida de mostres.

1. Escenaris d'aplicació

• mostres d'aiguaAigua superficial de Baokou, aigües subterrànies, aigües residuals industrials, etc., que s'utilitzen habitualment per detectar metalls pesants, contaminants orgànics, sals nutritives, etc.
• Extracte de sòl: mostres líquides obtingudes per extracció química, que contenen residus de pesticides, metalls pesants o compostos orgànics.
• Líquid de recollida de partícules en suspensió aèria: mostres de partícules utilitzades per eluir de membranes filtrants o líquids absorbents de bombolles.

2. Requisits clau per als vials de mostreig

• Segellat fortEviteu la volatilització, les fuites o l'absorció d'humitat de la mostra durant el transport o l'emmagatzematge, cosa que és especialment important per a la detecció de COV.
• Bona resistència a la corrosió: les mostres poden contenir àcids forts, àlcalis o dissolvents orgànics, que requereixen l'ús de vidre amb alt contingut de borosilicat o ampolles fetes de plàstics especials.
• Disseny inertLa paret interior del vial ha d'evitar l'adsorció de contaminants o la reacció amb els components de la mostra, i algunes anàlisis requereixen l'ús d'ampolles que hagin estat silanitzades o pre-rentades.
• Compliment de les normes de mostreigTots els tipus de programes de monitorització ambiental solen estar guiats per normes nacionals o internacionals, com ara l'EPA dels EUA, les Normes de Qualitat Ambiental per a Aigües Superficials de la Xina, etc., i els vials s'han de seleccionar per complir els seus requisits de mostreig.

Els vials mal seleccionats poden causar problemes com la degradació de les substàncies diana, l'adsorció de contaminants i els blancs esbiaixats, que poden afectar la precisió dels resultats de les proves o fins i tot conduir a la nul·lificació de les dades. Per tant, la selecció científica i raonable dels vials de mostra en el monitoratge ambiental no només està relacionada amb la qualitat de l'anàlisi, sinó també amb el compliment i la presa de decisions ambientals científiques.

Guia de selecció de vials: com triar en funció del tipus de mostra i les necessitats analítiques

Davant d'una gran varietat de vials de recollida de mostres, com fer una elecció eficient i científica en el treball pràctic és un problema comú per als experimentadors.

1. Les propietats de la mostra determinen l'elecció estructural del material preliminar

• Propietats de la mostra en siSi la mostra és molt volàtil, es prefereix una ampolla de vidre amb un tap de segellat excel·lent i una junta de PTFE per maximitzar la pèrdua de components. Davant de mostres fortament corrosives, cal utilitzar ampolles de vidre borosilicat resistents als productes químics o utilitzar polietilè d'alta densitat, plàstics fluorats i altres materials especials coneguts com a ampolles. A més, per a mostres biològicament actives riques en àcids nucleics, proteïnes o microorganismes, cal utilitzar vials sense enzims i tractats asèpticament, i es prefereixen materials de baixa adsorció o inerts per evitar la degradació de la mostra o l'adsorció no específica.
• Tipus i compatibilitat d'equips analíticsEl sistema de mostreig automàtic utilitzat ha de garantir que la mida del vial utilitzat, la precisió de la boca de l'ampolla, el gruix de la junta, etc., estiguin d'acord amb les especificacions estàndard del fabricant de l'instrument. Normalment, s'utilitza un vial de vidre estandarditzat amb tap de rosca de 2 ml per garantir que l'agulla d'injecció s'extregui de manera constant i evitar bloquejos o fuites. Per al mostreig o la dispensació manual, es prefereix un tipus de vial més flexible.
• Condicions d'emmagatzematge de mostresLes condicions d'emmagatzematge de la mostra afecten directament l'elecció del material i l'estructura de tancament del vial. La majoria dels vials de vidre o polipropilè són adequats per a mostres que generalment es refrigeren durant períodes curts. Si les mostres s'han d'emmagatzemar a baixa temperatura (-20 ℃ o -80 ℃), s'han d'utilitzar tubs de congelació especials, fets de PP resistent a baixes temperatures i equipats amb una estructura de segellat amb junta tòrica antifuites. Si les mostres s'emmagatzemen en nitrogen líquid durant un període llarg de temps, s'han d'utilitzar vials especials de grau nitrogen líquid i s'han d'utilitzar taps amb rosca interna o taps que s'hagin de reforçar per al segellat per evitar la congelació i l'esclat dels vials. A més, per a materials fotosensibles, també s'han d'utilitzar vials marrons o opacs o equipats amb dispositius d'emmagatzematge resistents a la llum.
• Equilibri entre cost i mida de l'experimentPer a experiments d'alt rendiment o laboratoris docents, es poden triar vials de plàstic assequibles per reduir els costos de consum. Per a anàlisis de precisió o manipulació de mostres d'alt valor, cal centrar-se en la neteja de les ampolles, la inertícia del material i el rendiment del segellat, cosa que pot ajudar a garantir la precisió de les dades fins i tot a un cost lleugerament superior. A més, a l'hora de crear biblioteques de mostres o gestionar projectes a llarg termini, és important prioritzar vials d'alt estàndard que tinguin codi de barres, siguin resistents a la congelació i a la contaminació per tal de millorar el seguiment de mostres i l'eficiència de la gestió de dades.

En conjunt, el vial de mostra, tot i ser petit, és un vincle important entre el disseny experimental, la qualitat de la mostra i els resultats analítics. Mitjançant la consideració sistemàtica de les característiques de la mostra, l'equip experimental, els mètodes d'emmagatzematge i la mida del pressupost, la font de calor experimental pot seleccionar de manera més científica el vial de recollida de mostres més adequat, establint una base sòlida per a tot el procés de recerca.

Tendències futures i direccions innovadores

Amb el desenvolupament de l'automatització de la recerca científica i el concepte d'experiment verd, els vials de recollida de mostres estan evolucionant en la direcció de mantenir-se al dia amb la protecció del medi ambient i la diversió.

D'una banda, els laboratoris d'alt rendiment tenen requisits creixents pel que fa a la velocitat i la densitat de processament de mostres, cosa que fa que els vials avancin gradualment cap a la miniaturització i la modularització. Els vials de mida micro s'estan convertint en la norma i, quan s'utilitzen amb sistemes automatitzats, no només estalvien espai i reactius, sinó que també milloren l'eficiència operativa, adaptant-se a la demanda de velocitat i precisió dels experiments moderns.

D'altra banda, la recerca i el desenvolupament de materials respectuosos amb el medi ambient també s'ha convertit en el focus de la indústria. Per tal de reduir la càrrega ambiental causada pels plàstics d'un sol ús, cada cop més vials adopten materials biodegradables o d'origen biològic. Al mateix temps, el procés d'envasament i producció tendeix a simplificar-se i ser ecològic, en línia amb la tendència de la construcció de laboratoris sostenibles.

En el futur, els vials no només seran consumibles, sinó que també seran una part clau del desenvolupament intel·ligent i sostenible dels laboratoris.