Einstellungen für den Mikropipetten-Puller: So erhalten Sie eine saubere, gleichmäßige Glaspipettenspitze

Oft macht eine einzige falsch eingestellte Option den Unterschied zwischen einer sauberen, scharfen Pipettenspitze und einer gebrochenen Spitze aus. Dieser Leitfaden führt durch die wichtigsten Einstellungen eines Mikropipetten-Pullers, erklärt, warum dasselbe Programm von einem Tag zum nächsten eine andere Spitze ergeben kann, und zeigt, wie Sie die häufigsten Probleme beim Ziehen von Glaskapillaren und Glasmikropipetten beheben. 

Mikropipetten-Puller formen Glaskapillaren mithilfe von vier Einstellungen: Wärme, Kraft, Abstand und Verzögerung. Die vom Heizfaden abgestrahlte Wärme ist die wichtigste Art, wie sich das Glas während des Ziehens erwärmt. Deshalb ist es wichtiger, das Glas mittig im Heizfaden zu positionieren, als eine einzelne Einstellung anzupassen. Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Glascharge und Verschleiß des Heizfadens können die Ergebnisse verändern, selbst wenn das Programm gleich bleibt. Eine unförmige Spitze und eine gebrochene Spitze sind unterschiedliche Probleme mit unterschiedlichen Lösungen: Formprobleme liegen meist an der Zentrierung oder den Einstellungen, während Brüche meist auf zu viel Wärme oder Kraft oder eine zu fein gezogene Spitze zurückzuführen sind, die der Handhabung nicht standhält.

Was geschieht beim Ziehen von Glas?

Beim Ziehen einer Glaskapillare macht die Wärme das Glas weich, sodass es sich strecken und verjüngen kann. Dieser Vorgang wird Glasübergang genannt: Beim Erwärmen wird das Glas hart und steif zu weich und dehnbar. Beim Abkühlen härtet es wieder aus und erhält seine endgültige Spitzenform. Die Wärme erreicht das Glas auf drei Arten:

• Direkter Kontakt mit dem heißen Heizfaden
• Luftbewegung um das Glas (Konvektion)
• Wärme, die vom Heizfaden auf das Glas abgestrahlt wird

TIPP: Von den drei Arten ist die vom Heizfaden abgestrahlte Wärme am wichtigsten. Deshalb ist es so wichtig, Ihr Glas mittig im Heizfaden zu positionieren. Liegt das Glas näher an einer Seite, erhitzt sich diese schneller und der Zug wird ungleichmäßig.

Was sind die vier Haupteinstellungen des Pullers?

Bei den meisten Pullern, darunter dem PUL-1000 von WPI, können Sie für jeden Ziehschritt vier Haupteinstellungen anpassen: Wärme, Kraft, Abstand und Verzögerung. So wirkt sich jede davon auf Ihre Spitze aus:

Nehmen Sie jeweils nur eine kleine Änderung vor. So wissen Sie, welche Einstellung die beobachtete Änderung verursacht hat.

→Weitere Informationen finden Sie unter Wissenschaft und Kunst des Ziehens von Mikropipetten.

Wie beeinflussen die Raumbedingungen Ihren Zug?

Ihr Glas reagiert nicht nur auf Ihre Einstellungen am Puller. Es reagiert auch auf die Umgebung. Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflussen, wie Wärme durch die Luft zu Ihrem Glas gelangt. Das bedeutet, dass dieselben Einstellungen an einem schwülen Sommertag eine etwas andere Spitze ergeben können als an einem trockenen Wintertag.

Auch verschiedene Glassorten schmelzen bei unterschiedlichen Temperaturen. Dünneres Glas wird tendenziell bei einer niedrigeren Temperatur weich als dickeres Glas. Selbst Glas aus verschiedenen Chargen desselben Produkts kann sich bei etwas unterschiedlichen Temperaturen erweichen. Wenn deine Spitzen ohne ersichtlichen Grund anders aussehen, überprüfe die Raumbedingungen und die Glascharge, bevor du die Einstellungen änderst.

Warum verändert sich mein Filament mit der Zeit?

Das Filament in deinem Ziehgerät besteht üblicherweise aus einer Platin-Iridium-Legierung. Dieses Material hält Hitze gut stand, ist aber nicht unzerstörbar. Bei jeder Verwendung nutzt es sich durch den Kontakt mit dem Sauerstoff in der Luft ein wenig ab. Mit der Zeit verändert sich dadurch, wie viel Hitze das Filament bei derselben Einstellung abgibt.

Deshalb muss ein Programm, das letzten Monat noch gut funktioniert hat, heute möglicherweise leicht angepasst werden. Wenn sich die Form deiner Spitzen allmählich verändert, obwohl du die Einstellungen nicht geändert hast, könnte dein Filament verschleißen. Dann ist es möglicherweise an der Zeit, es zu überprüfen oder auszutauschen.

Wie behebe ich häufige Probleme beim Ziehen?

Die Spitzen sehen bei jedem Ziehvorgang anders aus

Prüfe, ob das Glas im Filament zentriert ist. Nicht zentriertes Glas wird ungleichmäßig erhitzt, was zu ungleichmäßigen Spitzen führt. Prüfe auch die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum, da sich beides auf den Ziehvorgang auswirkt.

Die Spitze ist verformt, aber nicht abgebrochen

Eine verformte Spitze übersteht den Ziehvorgang unbeschädigt, aber die Verjüngung, die Öffnungsgröße oder die Symmetrie entspricht nicht deinen Vorstellungen. Meist liegt das an den Einstellungen oder der Zentrierung und nicht allein an einem Problem mit Hitze oder Kraft. Überprüfe die Einstellungen einzeln und stelle sicher, dass das Glas zentriert war, bevor du etwas anderes veränderst.

Spitzen brechen zu leicht ab

Brüche können auf zwei verschiedene Arten entstehen. Es hilft, herauszufinden, welcher Fall vorliegt. Während des Ziehens kann zu viel Hitze oder Kraft dazu führen, dass sich das Glas ungleichmäßig trennt, anstatt sich gleichmäßig zu verjüngen. Dadurch entsteht eine gezackte oder ungleichmäßige Bruchstelle. Nach dem Ziehen können Einstellungen, die das Glas zu dünn ziehen, eine so feine Spitze ergeben, dass sie bei der Handhabung, Lagerung oder beim ersten Kontakt abbricht, selbst wenn der Ziehvorgang sauber aussah. Wenn deine Spitzen abbrechen, versuche, die Hitze oder Kraft etwas zu verringern, bevor du annimmst, dass der Ziehvorgang fehlerhaft war.

Die Spitze ist zu groß

Wenn deine Spitze zu groß ist, erhöhe die Hitze, verringere die Kraft oder vergrößere den Abstand. Jede dieser Maßnahmen kann helfen, eine feinere Spitze zu ziehen.

Ich brauche eine größere Spitze (über 5 µm)

Anstatt die Hitze- und Krafteinstellungen zu stark zu verändern, um eine größere Spitze zu erzeugen, kannst du versuchen, die Spitze nach dem Ziehen abzubrechen. Dafür kannst du eine Klinge, eine Pinzette oder sogar ein Kimwipe verwenden, über das du die Spitze ziehst. Bei manchen Aufbauten wird die Spitze anschließend auch mit Feuer poliert oder angeschrägt, um eine sauberere Kante zu erhalten.

Die Spitze ist beim Verwenden eines horizontalen Ziehgeräts gebogen oder gekrümmt

Während des Erhitzens beginnt das Glas zu schmelzen und geht vom festen in den flüssigen Zustand über. Die Schwerkraft wirkt sowohl auf das feste als auch auf das flüssige Glas und zieht es nach unten. Wenn das flüssige Glas unter die Mittellinie absackt, verformt es die Mikropipette, wodurch eine gebogene Spitze entsteht. Je langsamer gezogen wird und je mehr Schritte das Ziehprogramm umfasst, desto stärker ist die Biegung der Spitze.  

Wie lassen sich reproduzierbare Ziehergebnisse erzielen?

Da sich so viele kleine Faktoren auf das Ziehergebnis auswirken, darunter Hitze, Kraft, Strecke, Verzögerung, Raumbedingungen, Glascharge und Filamentverschleiß, ist es hilfreich, erfolgreiche Einstellungen zu notieren. Führe ein einfaches Protokoll über deine Einstellungen und Ergebnisse, damit du zu einer bewährten Einstellung zurückkehren kannst, statt jedes Mal zu raten.

→Weitere Informationen zu den Faktoren, die sich auf deine Ergebnisse beim Glasziehen auswirken können, findest du im Video von WPI: Fünf Faktoren, die das Ziehen von Glasmikropipetten beeinflussen.

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Häufig gestellte Fragen

Warum ist es so wichtig, das Glas im Filament zu zentrieren?
Die vom Filament abgestrahlte Wärme ist die wichtigste Quelle, durch die sich das Glas während des Ziehens erwärmt. Befindet sich das Glas näher an einer Seite des Filaments, wird diese Seite schneller heiß. Dadurch kann ein ungleichmäßiger Ziehvorgang entstehen und die Spitzen werden ungleichmäßig.

Was sollte ich zuerst anpassen, wenn meine Spitze zu groß ist?
Nimm jeweils nur eine kleine Änderung vor, damit du erkennen kannst, was geholfen hat. Du kannst die Hitze erhöhen, die Kraft verringern oder die Strecke vergrößern, damit eine feinere Spitze entsteht.

Warum können dieselben Einstellungen am Ziehgerät an verschiedenen Tagen unterschiedliche Ergebnisse liefern?
Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit können beeinflussen, wie sich die Wärme durch die Luft zum Glas bewegt. Auch Glasart, Wandstärke, Glascharge und Filamentverschleiß können beeinflussen, wie das Glas weich wird und sich ziehen lässt.

Woran erkenne ich, ob der Filamentverschleiß meine Ziehergebnisse beeinträchtigt?
Wenn sich die Form deiner Spitzen langsam verändert, obwohl Programm und Einstellungen gleich geblieben sind, ist das Filament möglicherweise verschlissen. Mit der Zeit verändert Oxidation die Wärmemenge, die das Filament bei derselben Einstellung abgibt.

Was ist der Unterschied zwischen einer verformten und einer gebrochenen Spitze?
Bei einer verformten Spitze wird der Ziehvorgang abgeschlossen, aber die Spitze hat die falsche Verjüngung, Öffnungsgröße oder Symmetrie. Ursache ist meist nicht zentriertes Glas oder eine Einstellung, die angepasst werden muss. Eine gebrochene Spitze trennt sich entweder während des Ziehvorgangs aufgrund zu hoher Hitze oder Kraft ungleichmäßig, oder sie bricht nach dem Ziehen ab, weil sie so dünn ausgezogen wurde, dass sie der Handhabung nicht standhält.

Wie lassen sich reproduzierbare Zierergebnisse erzielen?
Führe ein einfaches Protokoll über deine Einstellungen, Ergebnisse, Raumbedingungen, die Glascharge und Änderungen am Filament. So findest du leichter zu einer bewährten Einstellung zurück und erkennst Muster, wenn sich die Spitzenform verändert.