مقدمه
در تحقیقات علمی مدرن و تجزیه و تحلیل تجربی، اتاق جمعآوری نمونه اولین گام برای اطمینان از قابلیت اطمینان دادهها است و در این فرآیند، ویالهای جمعآوری نمونه، به عنوان حامل اصلی برای ذخیرهسازی و حمل نمونه، انتخاب و استفاده از آنها مستقیماً با یکپارچگی و پایداری نمونه و دقت تجزیه و تحلیل بعدی مرتبط است.
ویالهای جمعآوری نمونه به طور گسترده در بسیاری از زمینهها استفاده میشوندانواع مختلف ویالها از نظر جنس، ساختار، مواد افزودنی و درب، برای نمونههای مختلف با خواص فیزیکوشیمیایی، نیازهای تحلیلی و شرایط نگهداری متفاوت، با دقت از هم متمایز شدهاند.
طبقه بندی اولیه ویال های جمع آوری نمونه
انواع مختلف نمونهها، الزامات متفاوتی برای ویالهای جمعآوری نمونه در طول جمعآوری و نگهداری دارند. بنابراین، درک طبقهبندی اولیه ویالهای جمعآوری نمونه به آزمایشکنندگان کمک میکند تا مناسبترین انتخاب را با توجه به نیازهای واقعی انجام دهند. بهطورکلی، لولههای نمونه را میتوان از نظر جنس، روش آببندی و ابعادی مانند حلال و مورفولوژی ساختاری طبقهبندی کرد.
۱. طبقهبندی بر اساس جنس: شیشه در مقابل پلاستیک
- لولههای نمونه شیشهایمعمولاً از شیشه بوروسیلیکات بالا با خنثی بودن شیمیایی و پایداری حرارتی خوب ساخته شده است، برای اکثر حلالهای آلی و سناریوهای پردازش دمای بالا مناسب است. به خصوص در تجزیه و تحلیل با دقت بالا یا جمعآوری ترکیباتی که به راحتی جذب میشوند، ویالهای شیشهای میتوانند به طور موثری از تخریب یا آلودگی نمونه جلوگیری کنند.
- ویالهای جمعآوری نمونه پلاستیکیمواد رایج شامل پلیپروپیلن، پلیاتیلن، پلیکربنات و غیره هستند. آنها در برابر ضربه مقاومتر و سبکتر هستند و برای انجماد کرایوژنیک، جمعآوری نمونههای بیولوژیکی و آزمایشهای بالینی معمول مناسب هستند. برخی از ویالهای پلاستیکی مرغوب نیز در برابر درجه خاصی از خوردگی شیمیایی مقاوم هستند.
۲. طبقهبندی بر اساس روش آببندی: پیچی، سرنیزهای، نوع گلند
- نوع پیچی: رایجترین نوع، به راحتی باز و بسته میشود، برای اکثر نیازهای عمومی آزمایشگاهی مناسب است. درپوشهای پیچی معمولاً با واشرهای PTFE/سیلیکون جفت میشوند تا آببندی و سازگاری شیمیایی تضمین شود.
- نوع سرنیزهایبسته شدن سریع با یک ضربه محکم و ناگهانی، مناسب برای عملکرد سریع یا مواقعی که نیاز به باز شدن مکرر دارند، که بیشتر در پلتفرمهای خودکار یا برخی فرآیندهای تست استاندارد استفاده میشود.
- نوع غده: توسط درپوش و گلند فلزی آببندی شده است، هوابندترین نوع است، معمولاً در کروماتوگرافی گازی و سایر آزمایشهایی که نیاز به کنترل نوسانات بالا دارند استفاده میشود. مناسب برای نگهداری و حمل و نقل طولانی مدت، به ویژه در آزمایش نمونههای محیطی کاربرد گسترده دارد.
۳. طبقهبندی بر اساس حجم و شکل: استاندارد، مینیاتوری، کف مخروطی و غیره
- ویالهای استانداردحجمهای رایج ۱.۵ میلیلیتر، ۲ میلیلیتر و ۵ میلیلیتر هستند که برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل اکثر نمونههای مایع مناسب هستند. شکل آنها عمدتاً استوانهای است که به راحتی توسط تجهیزات خودکار قابل گرفتن است.
- ویالهای میکرو: با حجم 0.2 تا 0.5 میلیلیتر، معمولاً برای نمونههای با حجم بسیار کم یا طرحهای آزمایشی با توان عملیاتی بالا استفاده میشود. مناسب برای سیستمهای نمونهبرداری میکرو.
- ویالهای ته مخروطیکف ویال به شکل مخروط طراحی شده است که برای تغلیظ نمونه، عملیات گریز از مرکز و آسپیراسیون بدون باقیمانده که معمولاً در آزمایشهای استخراج پروتئین/اسید نوکلئیک استفاده میشود، مناسب است.
- ویالهای کف تخت/کف گردکف صاف برای تجهیزات نمونهبرداری خودکار مناسب است، در حالی که کف گرد برای عملیات دستی یا سناریوهای اختلاط گردابی مناسبتر است.
کاربردها در نمونههای بیولوژیکی (به عنوان مثال نمونههای خون)
خون به عنوان یکی از رایجترین و اساسیترین نمونههای بیولوژیکی، به طور گسترده در زمینههای مختلفی از جمله تشخیص بالینی، آزمایش ژنتیک و تحقیقات پروتئومیکس مورد استفاده قرار میگیرد. به دلیل ترکیب پیچیده و فعالیت بیولوژیکی قوی آن، الزامات مربوط به ظروف جمعآوری بسیار سختگیرانه است. ویالهای جمعآوری نمونه مورد استفاده برای کاربردهای مختلف از نظر افزودنیها، مواد و طراحی ساختاری متفاوت هستند که به طور مستقیم بر کیفیت نمونهها و دقت تجزیه و تحلیل بعدی تأثیر میگذارند.
۱. محیط و هدف استفاده
- آزمایش پزشکی بالینیبرای آزمایشهای روتین خون، بیوشیمی، الکترولیتها، سطح هورمونها و غیره، باید سریع و کارآمد باشند و از همولیز و آلودگی جلوگیری شود.
- تحقیقات زیستشناسی مولکولیمانند RNA-seq، توالییابی کل ژنوم (WGS)، qPCR و غیره که نیازمند الزامات بالاتری برای یکپارچگی اسید نوکلئیک و شرایط نگهداری نمونه است.
- آنالیز پروتئین و متابولومیکسنگرانی در مورد مهار فعالیت پروتئاز، سازگاری با حلال، پایداری پس از انجماد و ذوب مکرر.
۲. انواع و پیکربندیهای رایج ویالهای جمعآوری نمونه
- حاوی ویالهای ضد انعقادلولههای EDTA به طور گسترده در آزمایشهای خونشناسی و استخراج اسید نوکلئیک استفاده میشوند که میتوانند به طور مؤثر فرآیند انعقاد را مهار کرده و از مورفولوژی سلولی محافظت کنند؛ لولههای هپارین برای آنالیز پلاسما مناسب هستند، برای آزمایشهای شیمیایی خاص (مثلاً آنالیز گاز خون) مناسب هستند، اما با واکنشهای PCR خاصی تداخل دارند؛ و لولههای سیترات سدیم بیشتر برای آزمایش عملکرد انعقاد استفاده میشوند.
- لولههای جمعآوری خون خالص بدون مواد افزودنی: برای آزمایش سرم، مانند بررسی کارهای عقبماندگی ذهنی، عملکرد کلیه، آزمایشهای ایمونولوژی و غیره استفاده میشود. پس از انعقاد طبیعی خون، سرم با سانتریفیوژ جدا میشود تا از تداخل مواد شیمیایی افزودنی با واکنش آزمایشی جلوگیری شود.
- ویالهای تخصصی برای انجمادساخته شده از مواد PP با مقاومت بالا، قادر به تحمل دمای بسیار پایین (-80 درجه سانتیگراد تا محیط نیتروژن مایع). معمولاً برای نگهداری طولانی مدت پلاسما، سرم، اجزای سلولی و غیره استفاده میشود و به طور گسترده در بانکهای نمونه بیولوژیکی و مطالعات پیگیری طولانی مدت مورد استفاده قرار میگیرد.
۳. هشدار
- تأثیر مواد بر پایداری نمونهویالهای پلاستیکی ممکن است پروتئینها یا اسیدهای نوکلئیک را جذب کنند و نیاز به استفاده از مواد با جذب کم یا عملیات سطحی دارند. ویالهای شیشهای پایدار هستند اما برای همه شرایط انجماد مناسب نیستند. تکنسینهای آزمایشگاه باید بر اساس ماهیت نمونه و نیازهای آزمایش قضاوت کنند.
- اهمیت برچسبگذاری و سیستم ردیابیدر طول آزمایش، نمونهها به دلیل برچسبگذاری، اطلاعات ناقص و سایر مشکلات به راحتی گیج میشوند که این امر به طور جدی بر قابلیت اطمینان دادهها تأثیر میگذارد. توصیه میشود برای کل فرآیند مدیریت نمونه از برچسبهای چاپ لیزری، برچسبهای بادوام مخصوص نگهداری در فریزر یا سیستم ردیابی الکترونیکی (مانند RFID، بارکد) استفاده شود.
نگهداری و جابجایی نمونههای خون نقش تعیینکنندهای در نتایج آزمایشها دارد و ویالهای مناسب جمعآوری نمونه نه تنها حفظ فعالیت و یکپارچگی نمونه را به حداکثر میرسانند، بلکه پیشنیاز تحقیقات با کیفیت بالا نیز هستند. با توسعه پزشکی دقیق و فناوری با توان عملیاتی بالا، تقاضا برای ویالهای جمعآوری نمونههای بیولوژیکی به طور فزایندهای مایع و تصفیه شده افزایش مییابد.
آنالیز شیمیایی و نمونههای آزمایشگاهی
در شیمی تحلیلی، کشف دارو، آزمایش ایمنی مواد غذایی و سایر کارهای آزمایشگاهی، ویالهای جمعآوری نمونه نه تنها ظروف ذخیرهسازی هستند، بلکه اجزای بسیار همافزایی فرآیند تحلیلی با دستگاه نیز میباشند. به خصوص در کروماتوگرافی مایع، کروماتوگرافی گازی و سایر تکنیکهای آزمایش با دقت بالا، انتخاب ویالها ارتباط مستقیمی با تکرارپذیری و دقت تجزیه و تحلیل و عملکرد پایدار دستگاه دارد.
۱. کاربرد ویالها در کروماتوگرافی مایع و آنالیز کروماتوگرافی گازی
- ویالهای HPLC: پایداری شیمیایی عالی برای جلوگیری از واکنش یا جذب محلول نمونه به دیواره ویال مورد نیاز است. معمولاً از ویالهای شیشهای پیچدار ۲ میلیلیتری با درپوشهای واشر PTFE/سیلیکون استفاده میشود که در برابر حلالهای آلی مقاوم هستند و آببندی محکمی دارند. برای نمونههای حساس به نور، بطریهای قهوهای موجود است.
- ویالهای GCاز آنجایی که آنالیز GC به شدت به فراریت نمونه وابسته است، ویالها باید محکم بسته شوند و اغلب از ویالهای شیشهای با درپوشهای فشاری ساخته میشوند؛ علاوه بر این، برای جلوگیری از از بین رفتن اجزای فرار، اغلب از واشرهای از پیش سوراخ شده برای آببندی با درپوشهای آلومینیومی استفاده میشود.
- کاربردهایی با حجم نمونه کمبرای غربالگری با توان عملیاتی بالا و تشخیص اجزای کمیاب، میتوان از میکروویالهای ۰.۳ تا ۰.۵ میلیلیتری به همراه کانول استفاده کرد تا از دست دادن نمونه به حداقل برسد.
۲. اندازه سیستم نمونهبرداری خودکار و الزامات سازگاری
آزمایشگاههای مدرن معمولاً از اتوسمپلر برای بهبود کارایی و ثبات تشخیص استفاده میکنند و استانداردهای یکسانی برای مشخصات و شکلهای ویال پیشنهاد شده است:
- مشخصات مشترککالیبر استاندارد ۲ میلیلیتری (قطر خارجی ۱۲ میلیمتر * ارتفاع ۳۲ میلیمتر) مدل اصلی گردش خون است که به طور گسترده با سیستم نمونهبرداری خودکار چند برندی سازگار است.
- الزامات ظاهری ویالدهانه بطری باید صاف باشد، بدنه بطری باید در برابر اصطکاک مکانیکی مقاوم باشد تا از پایداری گیره بازوی مکانیکی اطمینان حاصل شود.
- تطبیق تخصصی سینیبرخی از برندهای سیستمها برای تطبیق با سینی ویال به ساختار کفی خاصی (کف صاف، کف گرد یا شیاردار) نیاز دارند.
۳. مواد ویژه و طراحی کاربردی
به منظور تضمین دقت تحلیلی نمونههای پیچیده، آزمایشگاهها اغلب از ویالهای مخصوص طراحی شده استفاده میکنند:
- شیشه بوروسیلیکات خنثیاین ماده به دلیل مقاومت شیمیایی بالا و تمیزی، و جلوگیری از واکنش یا جذب با اجزای کمیاب در نمونه، ماده ترجیحی برای ویالهای HPLC/GC است.
- درپوش واشر PTFEمقاومت بالا در برابر خوردگی در برابر حلال، سوراخ شدن مکرر، مناسب برای عملیات نمونهبرداری خودکار با سوزن، جلوگیری از آلودگی و نشت نمونه.
- بطری درمان سیلانیزاسیونسطح با یک پوشش ویژه برای کاهش جذب مولکولهای قطبی، که معمولاً در آنالیز ردیابی استفاده میشود، پوشش داده میشود.
با انتخاب مواد، ساختار و مشخصات مناسب، ویالها در آنالیز شیمیایی نه تنها راندمان تشخیص و سازگاری دستگاه را بهبود میبخشند، بلکه به ثبات و قابلیت اطمینان دادههای نمونه نیز کمک میکنند. به خصوص در آنالیز مقادیر کم و فرآیندهای خودکار، پیکربندی مناسب سیستمهای ویال به یکی از جزئیات اصلی برای تضمین کیفیت آزمایش تبدیل شده است.
انتخاب ویالها در جمعآوری نمونه محیطی
جمعآوری نمونههای محیطی طیف وسیعی از محیطها، مانند آب، خاک و جو را در بر میگیرد و نمونهها ترکیبات پیچیدهای دارند و ممکن است تحت شرایط شدید (مثلاً بسیار خورنده، بسیار فرار، آلایندههای ناچیز و غیره) باشند. به منظور اطمینان از قابلیت اطمینان دادههای جمعآوریشده و رعایت الزامات نظارتی، انتخاب ویالهای مناسب برای جمعآوری نمونه بسیار مهم است.
۱. سناریوهای کاربردی
- نمونههای آبآبهای سطحی، زیرزمینی، فاضلاب صنعتی و غیره در بائوکو، که معمولاً برای تشخیص فلزات سنگین، آلایندههای آلی، نمکهای مغذی و غیره استفاده میشوند.
- عصاره خاکنمونههای مایعی که با استخراج شیمیایی به دست میآیند و حاوی بقایای آفتکشها، فلزات سنگین یا ترکیبات آلی هستند.
- مایع جمعآوری ذرات معلق در هوانمونههای ذرات مورد استفاده برای شستشو از غشاهای فیلتر یا مایعات جاذب حباب.
۲. الزامات کلیدی برای نمونهبرداری از ویالها
- آب بندی قویاز تبخیر، نشت یا جذب رطوبت نمونه در حین حمل و نقل یا نگهداری، به ویژه برای تشخیص VOC، جلوگیری شود.
- مقاومت در برابر خوردگی خوبنمونهها ممکن است حاوی اسیدهای قوی، قلیاها یا حلالهای آلی باشند که نیاز به استفاده از شیشههای بوروسیلیکات بالا یا بطریهای ساخته شده از پلاستیکهای مخصوص دارند.
- طراحی بیاثردیواره داخلی ویال باید از جذب آلایندهها یا واکنش با اجزای نمونه جلوگیری کند و برخی از آنالیزها نیاز به استفاده از بطریهایی دارند که سیلانیزه شده یا از قبل شسته شدهاند.
- رعایت مقررات نمونهبرداری: همه انواع برنامههای پایش محیطی معمولاً توسط استانداردهای ملی یا بینالمللی مانند EPA ایالات متحده، استانداردهای کیفیت محیطی چین برای آبهای سطحی و غیره هدایت میشوند و ویالها باید متناسب با الزامات نمونهبرداری آنها انتخاب شوند.
ویالهای نامناسب انتخاب شده ممکن است باعث مشکلاتی مانند تخریب مواد هدف، جذب آلایندهها و نمونههای شاهد مغرضانه شوند که ممکن است بر دقت نتایج آزمایش تأثیر بگذارد یا حتی منجر به ابطال دادهها شود. بنابراین، انتخاب علمی و معقول ویالهای نمونه در پایش محیطی نه تنها به کیفیت تجزیه و تحلیل مربوط میشود، بلکه به انطباق و تصمیمگیری علمی محیطی نیز مربوط میشود.
راهنمای انتخاب ویال: نحوه انتخاب بر اساس نوع نمونه و نیازهای تحلیلی
مواجهه با انواع مختلف شیشههای جمعآوری نمونه، چگونگی انتخاب یک انتخاب کارآمد و علمی در کار عملی، یک مشکل رایج برای آزمایشگران است.
۱. خواص نمونه، انتخاب ساختاری ماده اولیه را تعیین میکند
- خواص خود نمونهاگر نمونه بسیار فرار باشد، یک بطری شیشهای با درب آببندی عالی و واشر PTFE برای به حداکثر رساندن از دست دادن اجزا ترجیح داده میشود. در مواجهه با نمونههای خورنده قوی، باید از بطریهای شیشهای بوروسیلیکات مقاوم در برابر مواد شیمیایی یا از پلیاتیلن با چگالی بالا، پلاستیکهای فلوئوردار و سایر مواد ویژه که به عنوان بطری شناخته میشوند، استفاده کنید. علاوه بر این، برای نمونههای فعال بیولوژیکی غنی از اسیدهای نوکلئیک، پروتئینها یا میکروارگانیسمها، باید از ویالهای بدون آنزیم و تحت درمان آسپتیک استفاده شود و مواد با جذب کم یا بیاثر برای جلوگیری از تخریب نمونه یا جذب غیر اختصاصی ترجیح داده میشوند.
- نوع و سازگاری تجهیزات تحلیلیسیستم نمونهگیری خودکار مورد استفاده، باید اطمینان حاصل کند که اندازه ویال مورد استفاده، دقت دهانه بطری، ضخامت واشر و غیره مطابق با مشخصات استاندارد سازنده دستگاه است. معمولاً از یک بطری شیشهای استاندارد ۲ میلیلیتری با درب پیچی استفاده میشود تا از خروج یکنواخت سوزن تزریق و جلوگیری از انسداد یا نشت سوزن اطمینان حاصل شود. برای نمونهبرداری یا توزیع دستی، نوع ویال انعطافپذیرتر ترجیح داده میشود.
- شرایط نگهداری نمونهشرایط نگهداری نمونه مستقیماً بر انتخاب جنس و ساختار درب ویال تأثیر میگذارد. اکثر ویالهای شیشهای یا پلیپروپیلن برای نمونههایی که عموماً برای مدت کوتاهی در یخچال نگهداری میشوند، مناسب هستند. اگر نمونهها نیاز به نگهداری در دمای پایین (-20℃ یا -80℃) داشته باشند، باید از لولههای انجماد مخصوص استفاده شود که از جنس PP مقاوم در برابر دمای پایین ساخته شده و مجهز به ساختار آببندی حلقهای O شکل ضد نشت هستند. اگر نمونهها برای مدت طولانی در نیتروژن مایع نگهداری میشوند، باید از ویالهای مخصوص نیتروژن مایع استفاده شود و برای جلوگیری از یخزدگی و ترکیدن ویالها، باید از درپوشهای رزوهدار داخلی یا درپوشهایی که برای آببندی تقویت شدهاند، استفاده شود. علاوه بر این، برای مواد حساس به نور، باید از ویالهای قهوهای یا مات نیز استفاده شود یا به وسایل ذخیرهسازی ضد نور مجهز شوند.
- تعادل هزینه و اندازه آزمایشبرای آزمایشهای با توان عملیاتی بالا یا آزمایشگاههای آموزشی، میتوان ویالهای پلاستیکی مقرونبهصرفه را برای کاهش هزینههای مصرفی انتخاب کرد. برای تجزیه و تحلیلهای دقیق یا جابجایی نمونههای با ارزش بالا، تمرکز باید بر تمیزی بطری، بیاثر بودن مواد و عملکرد آببندی باشد که میتواند به تضمین دقت دادهها حتی با هزینه کمی بالاتر کمک کند. علاوه بر این، هنگام ساخت کتابخانههای نمونه یا مدیریت پروژههای بلندمدت، اولویتبندی ویالهای با استاندارد بالا که دارای بارکد، مقاوم در برابر فریزر و مقاوم در برابر آلودگی هستند، به منظور بهبود ردیابی نمونه و کارایی مدیریت دادهها، مهم است.
روی هم رفته، ویال نمونه، هرچند کوچک، حلقهی ارتباطی مهمی بین طراحی آزمایش، کیفیت نمونه و نتایج تحلیلی است. منبع گرمای آزمایش میتواند با بررسی سیستماتیک ویژگیهای نمونه، تجهیزات آزمایش، روشهای ذخیرهسازی و میزان بودجه، به صورت علمیتر مناسبترین ویال جمعآوری نمونه را انتخاب کند و پایه محکمی برای کل فرآیند تحقیق ایجاد کند.
روندهای آینده و مسیرهای نوآورانه
با توسعه اتوماسیون تحقیقات علمی و مفهوم آزمایش سبز، ویالهای جمعآوری نمونه در جهت همگام شدن با حفاظت از محیط زیست و حفظ محیط زیست در حال تکامل هستند.
از یک طرف، آزمایشگاههای با توان عملیاتی بالا، نیازهای فزایندهای برای سرعت و تراکم پردازش نمونه دارند و همین امر باعث میشود که ویالها به تدریج به سمت کوچکسازی و مدولارسازی حرکت کنند. ویالهای میکرو در حال تبدیل شدن به جریان اصلی هستند و هنگامی که با سیستمهای خودکار استفاده میشوند، نه تنها در فضا و معرفها صرفهجویی میکنند، بلکه راندمان عملیاتی را نیز افزایش میدهند و با تقاضای آزمایشهای مدرن برای سرعت و دقت سازگار میشوند.
از سوی دیگر، تحقیق و توسعه مواد سازگار با محیط زیست نیز به کانون توجه این صنعت تبدیل شده است. به منظور کاهش بار زیستمحیطی ناشی از پلاستیکهای یکبار مصرف، ویالهای بیشتری از مواد زیستتخریبپذیر یا زیستپایه استفاده میکنند. در عین حال، بستهبندی و فرآیند تولید، مطابق با روند ساختوساز پایدار آزمایشگاه، تمایل به سادهسازی و سبز شدن دارند.
در آینده، ویالها نه تنها مواد مصرفی خواهند بود، بلکه بخش کلیدی توسعه هوشمند و پایدار آزمایشگاهها نیز خواهند بود.
زمان ارسال: ۲۳ آوریل ۲۰۲۵