Giới thiệu

Trong nghiên cứu khoa học hiện đại và phân tích thực nghiệm, phòng thu thập mẫu là bước đầu tiên để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Và trong quá trình này, lọ đựng mẫu, là vật mang chính để lưu trữ và vận chuyển mẫu, việc lựa chọn và sử dụng lọ đựng mẫu có liên quan trực tiếp đến tính toàn vẹn và ổn định của mẫu và độ chính xác của các phân tích tiếp theo.

Lọ đựng mẫu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Các loại lọ khác nhau được phân biệt cẩn thận về mặt vật liệu, cấu trúc, phụ gia và nắp đậy cho các mẫu khác nhau có tính chất lý hóa, nhu cầu phân tích và điều kiện bảo quản khác nhau.

Phân loại cơ bản của lọ đựng mẫu

Các loại mẫu khác nhau có các yêu cầu khác nhau đối với lọ đựng mẫu trong quá trình thu thập và lưu trữ. Do đó, việc hiểu được phân loại cơ bản của lọ đựng mẫu sẽ giúp người thử nghiệm đưa ra lựa chọn phù hợp nhất theo nhu cầu thực tế. Nhìn chung, ống đựng mẫu có thể được phân loại theo vật liệu, phương pháp niêm phong và kích thước như dung môi và hình thái cấu trúc.

1. Phân loại theo vật liệu: thủy tinh so với nhựa

• Ống mẫu thủy tinh: Thường được làm bằng thủy tinh borosilicate cao có độ trơ hóa học và độ ổn định nhiệt tốt, phù hợp với hầu hết các dung môi hữu cơ và các tình huống xử lý nhiệt độ cao. Đặc biệt trong phân tích có độ chính xác cao hoặc thu thập các hợp chất dễ hấp phụ, lọ thủy tinh có thể tránh hiệu quả sự phân hủy hoặc nhiễm bẩn mẫu.
• Lọ đựng mẫu bằng nhựa: vật liệu phổ biến bao gồm polypropylene, polyethylene, polycarbonate, v.v. Chúng có khả năng chống va đập và trọng lượng nhẹ hơn, thích hợp cho đông lạnh, thu thập mẫu sinh học và thử nghiệm lâm sàng thường quy. Một số lọ nhựa cao cấp cũng có khả năng chống ăn mòn hóa học ở một mức độ nhất định.

2. Phân loại theo phương pháp làm kín: vít, lưỡi lê, loại tuyến

• Loại vặn vít: loại phổ biến nhất, dễ mở và niêm phong, phù hợp với hầu hết các nhu cầu chung của phòng thí nghiệm. Nắp vặn thường được ghép nối với gioăng PTFE/silicon để đảm bảo khả năng niêm phong và tương thích hóa chất.
• Loại lưỡi lê: Đóng nhanh bằng một cái khóa, thích hợp cho thao tác nhanh hoặc những trường hợp cần mở thường xuyên, chủ yếu được sử dụng trên các nền tảng tự động hoặc một số quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn.
• Loại tuyến: Được bịt kín bằng nắp kim loại và tuyến, kín khí nhất, thường được sử dụng trong sắc ký khí và các thí nghiệm khác đòi hỏi kiểm soát độ bay hơi cao. Thích hợp để lưu trữ và vận chuyển lâu dài, đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong thử nghiệm mẫu môi trường.

3. Phân loại theo thể tích và hình dạng: tiêu chuẩn, thu nhỏ, đáy hình nón, v.v.

• Lọ tiêu chuẩn: thể tích thông dụng là 1,5 ml, 2 ml và 5 ml, phù hợp để thu thập và phân tích hầu hết các mẫu chất lỏng. Hình dạng chủ yếu là hình trụ, dễ dàng được thiết bị tự động nắm bắt.
• lọ nhỏ: có thể tích 0,2ml-0,5ml, thường được sử dụng cho các mẫu có kích thước rất nhỏ hoặc thiết kế thử nghiệm thông lượng cao. Thích hợp cho hệ thống lấy mẫu vi mô.
• Lọ có đáy hình nón: Đáy lọ được thiết kế theo hình nón, thuận tiện cho việc cô đặc mẫu, vận hành ly tâm và hút sạch cặn, thường được sử dụng trong các thí nghiệm chiết xuất protein/axit nucleic.
• Lọ đáy phẳng/đáy tròn: Đáy phẳng phù hợp với thiết bị lấy mẫu tự động, trong khi đáy tròn phù hợp hơn với thao tác thủ công hoặc các trường hợp trộn xoáy.

Ứng dụng trong mẫu sinh học (mẫu máu là một ví dụ)

Là một trong những mẫu sinh học cơ bản và phổ biến nhất, máu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm chẩn đoán lâm sàng, xét nghiệm di truyền và nghiên cứu về protein. Do thành phần phức tạp và hoạt tính sinh học mạnh, các yêu cầu đối với hộp đựng mẫu đặc biệt nghiêm ngặt. Các lọ đựng mẫu được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau khác nhau về mặt phụ gia, vật liệu và thiết kế cấu trúc, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mẫu và độ chính xác của các phân tích tiếp theo.

1. Môi trường và mục đích sử dụng

• Xét nghiệm y khoa lâm sàng: đối với xét nghiệm máu, sinh hóa, điện giải, nồng độ hormone thường quy, v.v., cần nhanh chóng, hiệu quả, tránh tan máu và nhiễm bẩn.
• Nghiên cứu sinh học phân tử: chẳng hạn như RNA-seq, giải trình tự toàn bộ bộ gen (WGS), qPCR, v.v., đòi hỏi yêu cầu cao hơn về tính toàn vẹn của axit nucleic và điều kiện bảo quản mẫu.
• Phân tích protein và chuyển hóa: quan tâm đến việc ức chế hoạt động của protease, khả năng tương thích với dung môi, độ ổn định sau nhiều lần đông lạnh và rã đông.

2. Các loại và cấu hình lọ đựng mẫu phổ biến

• Chứa lọ thuốc chống đông máu:Ống EDTA được sử dụng rộng rãi trong xét nghiệm huyết học và chiết xuất axit nucleic, có thể ức chế hiệu quả quá trình đông máu và bảo vệ hình thái tế bào; Ống heparin thích hợp để phân tích huyết tương, thích hợp cho một số xét nghiệm hóa học (ví dụ: phân tích khí máu), nhưng lại cản trở một số phản ứng PCR; và ống natri citrat chủ yếu được sử dụng để xét nghiệm chức năng đông máu.
• Ống đựng máu tinh khiết không có chất phụ gia: dùng để xét nghiệm huyết thanh, chẳng hạn như kiểm tra công việc, chức năng thận, xét nghiệm miễn dịch, v.v. Sau khi máu đông tự nhiên, huyết thanh được tách ra bằng cách ly tâm để tránh các chất phụ gia hóa học ảnh hưởng đến phản ứng thực nghiệm.
• Lọ chuyên dụng để bảo quản đông lạnh: làm bằng vật liệu PP có độ bền cao, có thể chịu được nhiệt độ cực thấp (-80℃ đến môi trường nitơ lỏng). Thường được sử dụng để bảo quản huyết tương, huyết thanh, thành phần tế bào, v.v. trong thời gian dài, được sử dụng rộng rãi trong các ngân hàng mẫu sinh học và các nghiên cứu theo dõi dài hạn.

3. Lưu ý

• Ảnh hưởng của vật liệu đến độ ổn định của mẫu: Lọ nhựa có thể hấp thụ protein hoặc axit nucleic, đòi hỏi phải sử dụng vật liệu hấp thụ thấp hoặc xử lý bề mặt. Lọ thủy tinh ổn định nhưng không phù hợp với mọi điều kiện đông lạnh. Các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm cần đưa ra phán đoán dựa trên bản chất của mẫu và nhu cầu của thí nghiệm.
• Tầm quan trọng của hệ thống dán nhãn và truy xuất nguồn gốc: Trong quá trình thí nghiệm, mẫu dễ bị nhầm lẫn do nhãn mác, thông tin không đầy đủ và các vấn đề khác, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của dữ liệu. Nên sử dụng nhãn in laser, nhãn dán bền bảo quản đông lạnh hoặc hệ thống theo dõi điện tử (như RFID, mã vạch) cho toàn bộ quá trình quản lý mẫu.

Việc bảo quản và xử lý mẫu máu đóng vai trò quyết định đối với kết quả thí nghiệm, lọ đựng mẫu phù hợp không chỉ bảo quản tối đa hoạt động và tính toàn vẹn của mẫu mà còn là điều kiện tiên quyết cho nghiên cứu chất lượng cao. Với sự phát triển của y học chính xác và công nghệ thông lượng cao, nhu cầu về lọ đựng mẫu sinh học ngày càng trở nên lỏng hơn và tinh chế hơn.

Phân tích hóa học và mẫu phòng thí nghiệm

Trong hóa học phân tích, khám phá thuốc, thử nghiệm an toàn thực phẩm và các công việc phòng thí nghiệm khác, lọ đựng mẫu không chỉ là vật chứa lưu trữ mà còn là thành phần có tính hiệp đồng cao của quy trình phân tích với thiết bị. Đặc biệt trong sắc ký lỏng, sắc ký khí và các kỹ thuật thử nghiệm có độ chính xác cao khác, việc lựa chọn lọ có liên quan trực tiếp đến khả năng tái tạo và độ chính xác của phân tích và hoạt động ổn định của thiết bị.

1. Ứng dụng lọ trong phân tích sắc ký lỏng và sắc ký khí

• lọ HPLC: cần có độ ổn định hóa học tuyệt vời để ngăn dung dịch mẫu phản ứng hoặc hấp phụ vào thành lọ. Thông thường, lọ thủy tinh có nắp vặn 2 ml với nắp đệm PTFE/silicon được sử dụng, có khả năng chống lại dung môi hữu cơ và duy trì độ kín khít. Đối với các mẫu nhạy sáng, có sẵn lọ màu nâu.
• lọ GC: vì phân tích GC phụ thuộc rất nhiều vào độ bay hơi của mẫu nên các lọ cần được đậy kín và thường được làm bằng lọ thủy tinh có nắp chịu áp suất; ngoài ra, để tránh mất các thành phần dễ bay hơi, người ta thường sử dụng gioăng đục lỗ sẵn để bịt kín bằng nắp nhôm.
• Ứng dụng với khối lượng mẫu nhỏ:Để sàng lọc thông lượng cao và phát hiện thành phần vết, có thể sử dụng lọ nhỏ 0,3 ml-0,5 ml với ống thông để giảm thiểu thất thoát mẫu.

2. Kích thước hệ thống lấy mẫu tự động và yêu cầu về khả năng tương thích

Các phòng thí nghiệm hiện đại thường sử dụng máy lấy mẫu tự động để cải thiện hiệu quả phát hiện và tính nhất quán, đồng thời đề xuất các tiêu chuẩn thống nhất cho thông số kỹ thuật và hình dạng lọ:

• Thông số kỹ thuật chung: Cỡ nòng tiêu chuẩn 2ml (Đường kính ngoài 12mm * Chiều cao 32mm) là model lưu thông chính, tương thích rộng rãi với hệ thống lấy mẫu tự động của nhiều thương hiệu.
• Yêu cầu về hình thức lọ: miệng chai cần phẳng, thân chai cần chịu được ma sát cơ học để đảm bảo độ ổn định khi kẹp của tay cơ học.
• Khay chuyên dụng:Một số nhãn hiệu hệ thống yêu cầu cấu trúc đáy cụ thể (đáy phẳng, đáy tròn hoặc có rãnh) để thích ứng với khay đựng lọ.

3. Vật liệu đặc biệt và thiết kế chức năng

Để đảm bảo độ chính xác phân tích của các mẫu phức tạp, các phòng thí nghiệm thường sử dụng các lọ được thiết kế đặc biệt:

• Kính borosilicate trơ:Đây là vật liệu lọ được ưa chuộng cho HPLC/GC vì khả năng chống hóa chất cao và sạch sẽ, tránh phản ứng hoặc hấp phụ các thành phần vết trong mẫu.
• Nắp gioăng PTFE: khả năng chống ăn mòn dung môi cao, có thể đâm thủng nhiều lần, thích hợp cho hoạt động lấy mẫu kim tự động, tránh nhiễm bẩn và rò rỉ mẫu.
• Chai xử lý silan hóa: bề mặt được xử lý bằng lớp phủ đặc biệt để giảm sự hấp phụ của các phân tử phân cực, thường được sử dụng trong phân tích vết.

Bằng cách lựa chọn vật liệu, kết cấu và thông số kỹ thuật phù hợp, lọ trong phân tích hóa học không chỉ cải thiện hiệu quả phát hiện và khả năng tương thích của thiết bị mà còn góp phần vào tính nhất quán và độ tin cậy của dữ liệu mẫu. Đặc biệt trong phân tích vết và quy trình tự động, cấu hình thích hợp của hệ thống lọ đã trở thành một trong những chi tiết cốt lõi để đảm bảo chất lượng của thử nghiệm.

Lựa chọn lọ trong bộ sưu tập mẫu môi trường

Thu thập mẫu môi trường bao gồm nhiều loại môi trường, chẳng hạn như nước, đất và khí quyển, và các mẫu có thành phần phức tạp và có thể ở trong điều kiện khắc nghiệt (ví dụ, có tính ăn mòn cao, dễ bay hơi cao, chất gây ô nhiễm dạng vết, v.v.). Để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu thu thập được và tuân thủ các yêu cầu theo quy định, điều quan trọng là phải chọn lọ thích hợp để thu thập mẫu.

1. Các tình huống ứng dụng

• Mẫu nước: Nước mặt Baokou, nước ngầm, nước thải công nghiệp, v.v., thường được sử dụng để phát hiện kim loại nặng, chất ô nhiễm hữu cơ. Muối dinh dưỡng, v.v.
• Chiết xuất đất: mẫu chất lỏng thu được bằng phương pháp chiết xuất hóa học, chứa dư lượng thuốc trừ sâu, kim loại nặng hoặc hợp chất hữu cơ.
• Chất lỏng thu thập hạt trong không khí: các mẫu hạt được sử dụng để rửa giải từ màng lọc hoặc chất lỏng hấp thụ bong bóng.

2. Các yêu cầu chính đối với lọ mẫu

• Niêm phong mạnh mẽ:Tránh mẫu bị bay hơi, rò rỉ hoặc hấp thụ độ ẩm trong quá trình vận chuyển hoặc lưu trữ, đặc biệt quan trọng để phát hiện VOC.
• Khả năng chống ăn mòn tốt: mẫu có thể chứa axit mạnh, kiềm hoặc dung môi hữu cơ, đòi hỏi phải sử dụng thủy tinh borosilicate có hàm lượng cao hoặc chai làm bằng nhựa đặc biệt.
• Thiết kế trơ:Thành bên trong của lọ cần tránh hấp thụ chất gây ô nhiễm hoặc phản ứng với các thành phần mẫu và một số phân tích yêu cầu sử dụng các lọ đã được silan hóa hoặc rửa trước.
• Tuân thủ các quy định lấy mẫu:Mọi loại chương trình giám sát môi trường thường tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế, chẳng hạn như EPA Hoa Kỳ, Tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước mặt của Trung Quốc, v.v., và các lọ phải được lựa chọn để đáp ứng các yêu cầu lấy mẫu của họ.

Các lọ mẫu được lựa chọn không đúng cách có thể gây ra các vấn đề như phân hủy các chất mục tiêu, hấp phụ các chất ô nhiễm và các mẫu trắng bị lệch, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thử nghiệm hoặc thậm chí dẫn đến việc vô hiệu hóa dữ liệu. Do đó, việc lựa chọn lọ mẫu khoa học và hợp lý trong giám sát môi trường không chỉ liên quan đến chất lượng phân tích mà còn liên quan đến việc tuân thủ và ra quyết định khoa học về môi trường.

Hướng dẫn lựa chọn lọ: Cách lựa chọn dựa trên loại mẫu và nhu cầu phân tích

Đối mặt với nhiều loại lọ đựng mẫu khác nhau, làm sao để đưa ra lựa chọn hiệu quả và khoa học trong công việc thực tế là một vấn đề thường gặp đối với các nhà thực nghiệm.

1. Tính chất mẫu xác định sự lựa chọn cấu trúc của vật liệu sơ bộ

• Tính chất của mẫu tự nó: Nếu mẫu có độ bay hơi cao, nên sử dụng chai thủy tinh có nắp đậy kín tuyệt vời và miếng đệm PTFE để tối đa hóa việc mất các thành phần. Đối với các mẫu có tính ăn mòn mạnh, bạn nên sử dụng chai thủy tinh borosilicate chống hóa chất hoặc sử dụng polyethylene mật độ cao, nhựa flo và các vật liệu đặc biệt khác được gọi là chai. Ngoài ra, đối với các mẫu có hoạt tính sinh học giàu axit nucleic, protein hoặc vi sinh vật, cần sử dụng lọ không chứa enzyme, được xử lý vô trùng và vật liệu trơ hoặc hấp phụ thấp được ưu tiên để tránh sự phân hủy mẫu hoặc hấp phụ không đặc hiệu.
• Loại và khả năng tương thích của thiết bị phân tích: Hệ thống lấy mẫu tự động được sử dụng, cần đảm bảo rằng kích thước của lọ được sử dụng, độ chính xác của miệng lọ, độ dày của miếng đệm, v.v. phù hợp với thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của nhà sản xuất dụng cụ. Thông thường, một lọ thủy tinh có nắp vặn tiêu chuẩn 2 ml được sử dụng để đảm bảo kim tiêm được rút ra đều đặn và tránh kim bị tắc hoặc rò rỉ. Đối với việc lấy mẫu hoặc phân phối thủ công, loại lọ mềm dẻo hơn được ưu tiên.
• Điều kiện lưu trữ mẫu: Điều kiện bảo quản mẫu ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn vật liệu và cấu trúc nắp lọ. Hầu hết các lọ thủy tinh hoặc polypropylene đều phù hợp với các mẫu thường được làm lạnh trong thời gian ngắn. Nếu mẫu cần được bảo quản ở nhiệt độ thấp (-20℃ hoặc -80℃), nên sử dụng các ống đông lạnh đặc biệt, được làm bằng PP chịu nhiệt độ thấp và được trang bị cấu trúc niêm phong vòng chữ O chống rò rỉ. Nếu mẫu được bảo quản trong nitơ lỏng trong thời gian dài, phải sử dụng các lọ cấp nitơ lỏng đặc biệt và phải sử dụng nắp ren bên trong hoặc nắp được gia cố để niêm phong nhằm ngăn ngừa tình trạng đóng băng và vỡ lọ. Ngoài ra, đối với các vật liệu nhạy sáng, cũng nên sử dụng các lọ màu nâu hoặc mờ đục hoặc trang bị các thiết bị lưu trữ chống ánh sáng.
• Cân bằng chi phí và quy mô thử nghiệm: Đối với các thí nghiệm thông lượng cao hoặc phòng thí nghiệm giảng dạy, có thể chọn lọ nhựa giá cả phải chăng để giảm chi phí tiêu thụ. Đối với các phân tích chính xác hoặc xử lý mẫu có giá trị cao, nên tập trung vào độ sạch của lọ, tính trơ của vật liệu và hiệu suất bịt kín, điều này có thể giúp đảm bảo độ chính xác của dữ liệu ngay cả khi chi phí cao hơn một chút. Ngoài ra, khi xây dựng thư viện mẫu hoặc quản lý các dự án dài hạn, điều quan trọng là phải ưu tiên các lọ tiêu chuẩn cao có mã vạch, chống đông lạnh và chống nhiễm bẩn để cải thiện hiệu quả theo dõi mẫu và quản lý dữ liệu.

Nhìn chung, lọ đựng mẫu tuy nhỏ nhưng là mắt xích quan trọng giữa thiết kế thử nghiệm, chất lượng mẫu và kết quả phân tích. Thông qua việc xem xét có hệ thống các đặc điểm mẫu, thiết bị thử nghiệm, phương pháp lưu trữ và quy mô ngân sách, nguồn nhiệt thử nghiệm có thể lựa chọn lọ đựng mẫu phù hợp nhất một cách khoa học hơn, tạo nền tảng vững chắc cho toàn bộ quá trình nghiên cứu.

Xu hướng tương lai và hướng đi sáng tạo

Với sự phát triển của tự động hóa nghiên cứu khoa học và khái niệm thí nghiệm xanh, các lọ đựng mẫu đang phát triển theo hướng theo kịp sự hài hước và bảo vệ môi trường.

Một mặt, các phòng thí nghiệm có năng suất cao có nhu cầu ngày càng tăng về tốc độ và mật độ xử lý mẫu, thúc đẩy các lọ dần dần chuyển sang thu nhỏ và mô-đun hóa. Các lọ có kích thước siêu nhỏ đang trở nên phổ biến và khi được sử dụng với các hệ thống tự động, chúng không chỉ tiết kiệm không gian và thuốc thử mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động, thích ứng với nhu cầu về tốc độ và độ chính xác của các thí nghiệm hiện đại.

Mặt khác, nghiên cứu và phát triển vật liệu thân thiện với môi trường cũng đã trở thành trọng tâm của ngành. Để giảm gánh nặng cho môi trường do nhựa dùng một lần gây ra, ngày càng nhiều lọ thuốc sử dụng vật liệu phân hủy sinh học hoặc có nguồn gốc sinh học. Đồng thời, quy trình đóng gói và sản xuất có xu hướng đơn giản hóa và xanh, phù hợp với xu hướng xây dựng phòng thí nghiệm bền vững.

Trong tương lai, lọ đựng mẫu không chỉ là vật tư tiêu hao mà còn là một phần quan trọng trong quá trình phát triển thông minh và bền vững của các phòng xét nghiệm.