Sissejuhatus

Kaasaegses teadusuuringutes ja eksperimentaalses analüüsis on proovikogumisruum esimene samm andmete usaldusväärsuse tagamiseks. Ja selles protsessis on proovikogumisviaalid kui proovi säilitamise ja transportimise peamine kandja, nende valik ja kasutamine otseselt seotud proovi terviklikkuse ja stabiilsusega ning järgneva analüüsi täpsusega.

Proovikogumisviaale kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondadesErinevat tüüpi viaalid eristatakse hoolikalt materjali, struktuuri, lisandite ja sulguri poolest, et saada erinevaid füüsikalis-keemilisi omadusi, analüütilisi vajadusi ja säilitustingimusi omavaid proove.

Proovikogumisviaalide põhiklassifikatsioon

Erinevat tüüpi proovidel on proovikogumisviaalidele erinevad nõuded kogumise ja säilitamise ajal. Seetõttu aitab proovikogumisviaalide põhiklassifikatsiooni mõistmine eksperimentaatoritel teha tegelike vajaduste järgi kõige sobivama valiku. Üldiselt saab prooviviaalid liigitada materjali, sulgemismeetodi ja mõõtmete, näiteks lahusti ja struktuurilise morfoloogia järgi.

1. Materjali järgi klassifikatsioon: klaas vs plastik

• Klaasist proovitorudTavaliselt valmistatud kõrge boorsilikaatklaasist, millel on hea keemiline inerts ja termiline stabiilsus, mis sobib enamiku orgaaniliste lahustite ja kõrge temperatuuriga töötlemisstsenaariumide jaoks. Eriti suure täpsusega analüüsi või kergesti adsorbeeruvate ühendite kogumise korral aitavad klaasviaalid tõhusalt vältida proovi lagunemist või saastumist.
• Plastist proovikogumisviaalidLevinud materjalide hulka kuuluvad polüpropüleen, polüetüleen, polükarbonaat jne. Need on löögikindlamad ja kergemad ning sobivad krüogeenseks külmutamiseks, bioloogiliste proovide kogumiseks ja rutiinseks kliiniliseks testimiseks. Mõned kallimad plastviaalid on teatud määral vastupidavad ka keemilisele korrosioonile.

2. Klassifikatsioon tihendusmeetodi järgi: kruvi-, bajonett- ja nääretüüpi

• Sissekeeratav tüüp: kõige levinum tüüp, kergesti avatav ja suletav, sobib enamiku üldiste laborivajaduste jaoks. Keeratavate avadega korgid on tavaliselt ühendatud PTFE/silikoontihenditega, et tagada tihendus ja keemiline ühilduvus.
• Bajonetti tüüpiKiirelt klõpsuga suletav, sobib kiireks kasutamiseks või sagedast avamist nõudvateks olukordadeks, kasutatakse enamasti automatiseeritud platvormidel või teatud standardiseeritud testimisprotsessides.
• Näärme tüüpMetallkorgi ja tihendiga suletud, kõige õhukindlam, tavaliselt kasutatakse gaasikromatograafias ja muudes katsetes, mis nõuavad suurt lenduvuse kontrolli. Sobib pikaajaliseks ladustamiseks ja transportimiseks, eriti laialdaselt keskkonnaproovide testimisel.

3. Klassifikatsioon mahu ja kuju järgi: standardne, miniatuurne, koonilise põhjaga jne.

• StandardviaalidLevinud mahud on 1,5 ml, 2 ml ja 5 ml, mis sobivad enamiku vedelate proovide kogumiseks ja analüüsimiseks. Kuju on enamasti silindriline, mida on automatiseeritud seadmetega lihtne haarata.
• MikroviaalidMahuga 0,2–0,5 ml, tavaliselt kasutatakse väga väikeste proovide või suure läbilaskevõimega eksperimentaalsete disainide puhul. Sobib mikroproovivõtusüsteemidele.
• Koonusepõhjalised viaalidViaali põhi on koonusekujuline, mis on mugav proovi kontsentreerimiseks, tsentrifugaaltoiminguks ja jääkideta aspiratsiooniks, mida tavaliselt kasutatakse valkude/nukleiinhapete ekstraheerimise katsetes.
• Lameda põhjaga/ümara põhjaga viaalidLameda põhjaga mudelid sobivad automaatse proovivõtu seadmete jaoks, samas kui ümara põhjaga mudelid sobivad paremini käsitsi juhtimiseks või keerissegamise stsenaariumideks.

Rakendused bioloogilistes proovides (näiteks vereproovid)

Ühe levinuma ja põhilisema bioloogilise proovina kasutatakse verd laialdaselt mitmesugustes valdkondades, sealhulgas kliinilises diagnostikas, geneetilises testimises ja proteoomika uuringutes. Tänu oma keerulisele koostisele ja tugevale bioloogilisele aktiivsusele on kogumismahutitele esitatavad nõuded eriti ranged. Erinevates rakendustes kasutatavad proovikogumisviaalid erinevad lisandite, materjalide ja konstruktsiooni poolest, mis mõjutavad otseselt proovide kvaliteeti ja järgneva analüüsi täpsust.

1. Keskkond ja kasutusotstarve

• Kliiniline meditsiiniline testimineRutiinsete vere-, biokeemia-, elektrolüütide-, hormoonide taseme testide jms puhul peavad need olema kiired, tõhusad ning vältima hemolüüsi ja saastumist.
• Molekulaarbioloogia uuringudnäiteks RNA sekveneerimine, kogu genoomi sekveneerimine (WGS), qPCR jne, mis nõuavad nukleiinhapete terviklikkuse ja proovide säilitustingimuste osas kõrgemaid nõudeid.
• Valgu ja metaboloomika analüüs: muret tekitab proteaasi aktiivsuse pärssimine, lahustiga ühilduvus, stabiilsus pärast korduvat külmutamist ja sulatamist.

2. Levinumad proovivõtuviaalide tüübid ja konfiguratsioonid

• Sisaldavad antikoagulantidega viaalidEDTA-torusid kasutatakse laialdaselt hematoloogilistes testides ja nukleiinhapete ekstraheerimisel, mis võivad tõhusalt pärssida hüübimisprotsessi ja kaitsta rakkude morfoloogiat; hepariinitorud sobivad plasmaanalüüsiks ja teatud keemilisteks testideks (nt veregaasianalüüs), kuid segavad teatud PCR-reaktsioone; ja naatriumtsitraadi torusid kasutatakse enamasti hüübimisfunktsiooni testimiseks.
• Lisandivabad puhta vere kogumistorud: kasutatakse seerumi testimiseks, näiteks tööülesannete täitmiseks, neerufunktsiooni testideks, immunoloogilisteks testideks jne. Pärast vere loomulikku hüübimist eraldatakse seerum tsentrifuugimise teel, et vältida keemiliste lisandite sekkumist eksperimentaalsesse reaktsiooni.
• Spetsiaalsed viaalid krüokonserveerimiseksValmistatud ülitugevast PP-materjalist, talub ülimadalat temperatuuri (-80 ℃ kuni vedela lämmastiku keskkonda). Tavaliselt kasutatakse plasma, seerumi, rakuliste komponentide jms pikaajaliseks säilitamiseks, laialdaselt bioloogiliste proovide pankades ja pikaajalistes järelkontrolli uuringutes.

3. Hoiatus

• Materjalide mõju proovi stabiilsuselePlastviaalid võivad adsorbeerida valke või nukleiinhappeid, mis nõuab madala adsorptsioonivõimega materjalide kasutamist või pinnatöötlust. Klaasviaalid on stabiilsed, kuid ei sobi kõigi külmutustingimuste jaoks. Laboritehnikud peavad langetama otsuse proovi olemuse ja katse vajaduste põhjal.
• Märgistamise ja jälgitavuse süsteemi olulisusKatse käigus aetakse proove märgistuse, mittetäieliku teabe ja muude probleemide tõttu kergesti segi, mis mõjutab tõsiselt andmete usaldusväärsust. Kogu proovihalduse protsessi vältel on soovitatav kasutada laserprinditud silte, külmutatud kujul säilitatavaid vastupidavaid kleebiseid või elektroonilist jälgimissüsteemi (nt RFID, vöötkood).

Vereproovide säilitamine ja käitlemine mängivad katsete tulemustes otsustavat rolli ning sobivad proovikogumisviaalid mitte ainult ei maksimeeri proovi aktiivsuse ja terviklikkuse säilimist, vaid on ka kvaliteetse uurimistöö eeltingimuseks. Täppismeditsiini ja suure läbilaskevõimega tehnoloogia arenguga muutub bioloogiliste proovikogumisviaalide nõudlus üha vedeldatumaks ja rafineeritumaks.

Keemiline analüüs ja laboriproovid

Analüütilises keemias, ravimite väljatöötamisel, toiduohutuse testimisel ja muudes laboritöödes ei ole proovikogumisviaalid mitte ainult hoiumahutid, vaid ka analüütilise protsessi ja instrumendi sünergilised komponendid. Eriti vedelikkromatograafia, gaasikromatograafia ja muude ülitäpsete testimistehnikate puhul on viaalide valik otseselt seotud analüüsi reprodutseeritavuse ja täpsusega ning instrumendi stabiilse tööga.

1. Viaalide kasutamine vedelikkromatograafias ja gaasikromatograafia analüüsis

• HPLC viaalidProovilahuse reageerimise või viaali seinale adsorbeerumise vältimiseks on vajalik suurepärane keemiline stabiilsus. Tavaliselt kasutatakse 2 ml keeratava korgiga klaasviaale PTFE/silikoontihendiga, mis on vastupidavad orgaanilistele lahustitele ja säilitavad tiheda tihendi. Valgustundlike proovide jaoks on saadaval pruunid pudelid.
• GC viaalidKuna gaasikromatograafia analüüs sõltub suuresti proovi lenduvusest, tuleb viaalid tihedalt sulgeda ja need on sageli valmistatud survekorkidega klaasviaalidest; lisaks kasutatakse lenduvate komponentide kadumise vältimiseks alumiiniumkorkidega sulgemiseks sageli eelnevalt perforeeritud tihendeid.
• Väikeste proovimahtudega rakendusedSuure läbilaskevõimega sõeluuringute ja mikrokomponentide tuvastamise jaoks saab proovikadude minimeerimiseks kasutada kanüülidega 0,3–0,5 ml mikroviaale.

2. Automaatse valimi süsteemi suurus ja ühilduvusnõuded

Kaasaegsed laborid kasutavad tuvastamise efektiivsuse ja järjepidevuse parandamiseks tavaliselt automaatseid proovivõtjaid ning viaalide spetsifikatsioonide ja kujude jaoks on pakutud välja ühtsed standardid:

• Ühised spetsifikatsioonid2 ml standardkaliibriga (välisläbimõõt 12 mm * kõrgus 32 mm) on peamine ringlusmudel, mis ühildub laialdaselt mitme kaubamärgi automaatse proovivõtusüsteemiga.
• Viaali välimuse nõudedPudeli suu peab olema tasane ja pudeli korpus peab olema mehaanilise hõõrdumise suhtes vastupidav, et tagada mehaanilise käe kinnitusstabiilsus.
• Spetsiaalne salve kohandamineMõnede süsteemide kaubamärgid vajavad viaalialusega kohandumiseks spetsiifilist põhjastruktuuri (lame põhi, ümar põhi või soontega põhi).

3. Spetsiaalsed materjalid ja funktsionaalne disain

Komplekssete proovide analüütilise täpsuse tagamiseks kasutavad laborid sageli spetsiaalselt selleks ette nähtud viaale:

• Inertne boorsilikaatklaasSee on HPLC/GC jaoks eelistatud viaalimaterjal oma kõrge keemilise vastupidavuse ja puhtuse tõttu, vältides reaktsiooni või adsorptsiooni proovis sisalduvate mikrokomponentidega.
• PTFE tihendkorkKõrge lahustikindlus, korduv läbitorkamine, sobib automaatse proovivõtu nõela kasutamiseks, vältides proovi saastumist ja lekkeid.
• Silaniseerimispudel: pinda töödeldakse spetsiaalse kattega, et vähendada polaarsete molekulide adsorptsiooni, mida tavaliselt kasutatakse jälgede analüüsimisel.

Õigete materjalide, konstruktsiooni ja spetsifikatsioonide valiku abil ei paranda keemilises analüüsis kasutatavad viaalid mitte ainult avastamise efektiivsust ja instrumentide ühilduvust, vaid aitavad kaasa ka prooviandmete järjepidevusele ja usaldusväärsusele. Eriti jälgede analüüsis ja automatiseeritud protsessides on viaalisüsteemide õige konfiguratsioon muutunud üheks põhiliseks detailiks testi kvaliteedi tagamiseks.

Viaalide valik keskkonnaproovide kogumiseks

Keskkonnaproovide kogumine hõlmab laia valikut keskkondi, nagu vesi, pinnas ja atmosfäär, ning proovidel on keeruline koostis ja need võivad olla äärmuslikes tingimustes (nt väga söövitavad, väga lenduvad, sisaldada jälgedes saasteaineid jne). Kogutud andmete usaldusväärsuse tagamiseks ja regulatiivsete nõuete täitmiseks on oluline valida proovide kogumiseks sobivad viaalid.

1. Rakendusstsenaariumid

• VeeproovidBaokou pinnavesi, põhjavesi, tööstuslik reovesi jne, mida tavaliselt kasutatakse raskmetallide, orgaaniliste saasteainete, toitainete soolade jne tuvastamiseks.
• Pinnaseekstraktkeemilise ekstraheerimise teel saadud vedelad proovid, mis sisaldavad pestitsiidide jääke, raskmetalle või orgaanilisi ühendeid.
• Õhus levivate osakeste kogumisvedelik: tahkete osakeste proovid, mida kasutatakse filtrimembraanidest või mulle absorbeerivatest vedelikest elueerimiseks.

2. Prooviviaalide põhinõuded

• Tugev tihendusVältida proovi lendumist, lekkimist või niiskuse imendumist transportimise või ladustamise ajal, eriti oluline lenduvate orgaaniliste ühendite tuvastamisel.
• Hea korrosioonikindlusProovid võivad sisaldada tugevaid happeid, leeliseid või orgaanilisi lahusteid, mistõttu on vaja kasutada kõrge borosiilikaatklaasi või spetsiaalsest plastist pudeleid.
• Inertne disainViaali sisesein peab vältima saasteainete adsorbeerimist või reageerimist proovikomponentidega ning mõned analüüsid nõuavad silaniseeritud või eelnevalt pestud pudelite kasutamist.
• Proovivõtu eeskirjade järgimineKõik keskkonnaseire programmid juhinduvad tavaliselt riiklikest või rahvusvahelistest standarditest, näiteks USA EPA-st, Hiina pinnavee keskkonnakvaliteedi standarditest jne, ning viaalid tuleb valida vastavalt nende proovivõtu nõuetele.

Valesti valitud viaalid võivad põhjustada probleeme, nagu sihtainete lagunemine, saasteainete adsorptsioon ja kallutatud toorikud, mis võivad mõjutada testitulemuste täpsust või isegi viia andmete tühistamiseni. Seetõttu ei ole keskkonnaseires prooviviaalide teaduslik ja mõistlik valik seotud mitte ainult analüüsi kvaliteediga, vaid ka vastavuse ja teadusliku keskkonnaotsuse tegemisega.

Viaali valiku juhend: kuidas valida vastavalt proovitüübile ja analüütilistele vajadustele

Suure hulga proovikogumisviaalide puhul on eksperimentaatorite jaoks tavaline probleem, kuidas teha praktilises töös tõhusat ja teaduslikku valikut.

1. Proovi omadused määravad esialgse materjali struktuurilise valiku

• Proovi enda omadusedKui proov on väga lenduv, on komponentide kadumise maksimeerimiseks eelistatav klaaspudel, millel on suurepärane tihenduskork ja PTFE-tihend. Tugevalt söövitavate proovide puhul tuleks kasutada kemikaalikindlaid borosilikaatklaasist pudeleid või kasutada suure tihedusega polüetüleeni, fluoritud plaste ja muid spetsiaalseid materjale, mida nimetatakse pudeliteks. Lisaks tuleb nukleiinhapete, valkude või mikroorganismide poolest rikaste bioloogiliselt aktiivsete proovide puhul kasutada ensüümivabu, aseptiliselt töödeldud viaale ning proovi lagunemise või mittespetsiifilise adsorptsiooni vältimiseks on eelistatud madala adsorptsiooniga või inertsed materjalid.
• Analüütiliste seadmete tüüp ja ühilduvusKasutatav automaatse proovivõtu süsteem peab tagama, et kasutatava viaali suurus, pudeli suu täpsus, tihendi paksus jne vastavad instrumendi tootja standardspetsifikatsioonidele. Tavaliselt kasutatakse standardset keeratava korgiga 2 ml klaaspudelit, et tagada süstlanõela ühtlane väljatõmbamine ja vältida nõela ummistumist või leket. Manuaalse proovivõtmise või väljastamise korral on eelistatav paindlikum viaalitüüp.
• Proovide säilitamise tingimusedProovi säilitustingimused mõjutavad otseselt viaali materjali valikut ja sulguri struktuuri. Enamik klaasist või polüpropüleenist viaalidest sobivad proovide jaoks, mida tavaliselt lühiajaliselt külmkapis hoitakse. Kui proove on vaja säilitada madalal temperatuuril (-20 ℃ või -80 ℃), tuleks kasutada spetsiaalseid külmutustorusid, mis on valmistatud madala temperatuurikindlast PP-st ja varustatud lekkevastase O-rõngaga tihendusstruktuuriga. Kui proove hoitakse pikka aega vedelas lämmastikus, tuleb kasutada spetsiaalseid vedela lämmastiku klassi viaale ning külmumise ja lõhkemise vältimiseks tuleks kasutada sisemisi keermestatud korke või tugevdatud korke tihendamiseks. Lisaks tuleks valgustundlike materjalide puhul kasutada ka pruune või läbipaistmatuid viaale või varustada need valguskindlate säilitusseadmetega.
• Kulude ja katse suuruse tasakaalSuure läbilaskevõimega katsete või õppelaborite jaoks saab tarbimiskulude vähendamiseks valida taskukohaseid plastviaale. Täppisanalüüside või suure väärtusega proovide käitlemise puhul tuleks keskenduda pudeli puhtusele, materjali inertsusele ja tihendusvõimele, mis aitavad tagada andmete täpsuse isegi veidi kõrgemate kuludega. Lisaks on proovikogude loomisel või pikaajaliste projektide haldamisel oluline eelistada kõrgekvaliteedilisi viaale, mis on vöötkoodiga, sügavkülmakindlad ja saastumiskindlad, et parandada proovide jälgimist ja andmehalduse tõhusust.

Kokkuvõttes on prooviviaal, kuigi väike, oluline lüli eksperimentaalse disaini, proovi kvaliteedi ja analüütiliste tulemuste vahel. Proovi omaduste, katseseadmete, säilitusmeetodite ja eelarve suuruse süstemaatilise kaalumise kaudu saab eksperimentaalne soojusallikas teaduslikumalt valida kõige sobivama proovikogumisviaali, luues kindla aluse kogu uurimisprotsessile.

Tulevased trendid ja uuenduslikud suunad

Teadusliku uurimistöö automatiseerimise ja rohelise katse kontseptsiooni arenguga arenevad proovikogumisviaalid nalja ja keskkonnakaitse suunas.

Ühelt poolt on suure läbilaskevõimega laboritel üha suuremad nõudmised proovide töötlemise kiiruse ja tiheduse osas, mis ajendab viaalide järkjärgulist liikumist miniaturiseerimise ja modulariseerimise suunas. Mikrosuuruses viaalid on muutumas peavooluks ning automatiseeritud süsteemidega kasutamisel ei säästa need mitte ainult ruumi ja reagente, vaid suurendavad ka tegevuse efektiivsust, kohandudes tänapäevaste katsete kiiruse ja täpsuse nõudmistega.

Teisest küljest on tööstuse fookusesse tõusnud ka keskkonnasõbralike materjalide uurimine ja arendamine. Ühekordselt kasutatavate plastide keskkonnakoormuse vähendamiseks kasutatakse üha enam viaale biolagunevatest või biopõhistest materjalidest. Samal ajal kiputakse pakendamis- ja tootmisprotsessi lihtsustama ja keskkonnasõbralikumaks muutma, mis on kooskõlas säästva laboriehituse trendiga.

Tulevikus ei ole viaalid mitte ainult tarbekaubad, vaid ka laborite intelligentse ja jätkusuutliku arengu oluline osa.