Ciencia y Arte de Manipular Micropipetas

Fabricar micropipetas o microelectrodos a partir de vidrio capilar es una ciencia y un arte. No solo debe comprender los factores ambientales y la física que afectan cada fabricación, sino también saber cómo ajustar su programa para obtener puntas de forma y tamaño consistentes. Las micropipetas o microelectrodos de vidrio se utilizan en registros intracelulares, patch clamp, microperfusión y microinyección. Veamos algunos factores que pueden afectar la fabricación del vidrio y cómo ajustar un programa para obtener las micropipetas que necesita para su aplicación.

Los equipos de fabricación como el PUL-1000 de WPI, de nivel básico y grado de investigación (un fabricante horizontal controlado por microprocesador con cuatro etapas), están diseñados con especificaciones mecánicas estrictas y electrónica de precisión para un control completo del proceso de fabricación y una reproducibilidad precisa. El PUL-1000, como muchos otros fabricantes en el mercado, ofrece secuencias programables de hasta cuatro pasos con indexación de calor, fuerza (g), movimiento y tiempo de enfriamiento. Esto permite ciclos graduados para una variedad de aplicaciones.

Tipos de Calor que Afectan la Fabricación

La transición vítrea es la transformación gradual y reversible de un estado sólido duro y relativamente frágil a un estado blando y viscoso a medida que aumenta la temperatura. Para formar el vidrio en ciertas formas usando un fabricante, se aplica calor a través de un filamento. Hay tres métodos para transferir calor de un filamento a un capilar de vidrio:

• Radiación
• Conducción directa en sólidos
• Convección del aire

El filamento se calienta cuando pasa corriente a través de él. El calor que irradia el filamento hacia el vidrio es la fuente principal de calor que afecta la transición vítrea del vidrio capilar, y la distancia entre la superficie del vidrio y la superficie del filamento determina la cantidad de calor transferido. Por eso es importante asegurarse de que el vidrio esté colocado en el centro del filamento. Todas las caras del vidrio deben calentarse de manera uniforme.

Sin embargo, el calor radiante no es la única fuente de calor en un fabricante. El bloque del filamento que sostiene el filamento también se calienta a medida que el filamento se calienta. El calor de la superficie del filamento se conduce a los soportes del filamento. Aunque la temperatura del filamento puede mantenerse relativamente constante, a medida que se usa el fabricante, la temperatura de los soportes del filamento aumenta, lo que puede afectar los resultados de la fabricación. Para reducir la acumulación de calor tanto en el filamento como en los soportes, permita tiempo para que el aire ambiente más frío enfríe el filamento y los soportes entre fabricaciones.

Finalmente, la convección del aire en el ambiente (tanto dentro como fuera de la cámara de cubierta) afecta la transferencia de calor del filamento al vidrio. Por lo tanto, la temperatura y la humedad del ambiente afectan la transición vítrea del vidrio. Si la temperatura ambiente es más fría o más cálida, sus micropipetas resultantes pueden variar, incluso cuando use el mismo programa de fabricación.

Efecto del Filamento Calefactor de Platino/Iridio con el Tiempo

El filamento está hecho de una aleación de platino/iridio. Aunque esta aleación es una de las sustancias más inertes entre los materiales calefactores, aún se oxida lentamente por el oxígeno del aire. La masa de la aleación de platino/iridio se reduce a medida que se usa el fabricante y eventualmente se quemará. A medida que se deteriora lentamente con el tiempo, la temperatura del filamento en uso cambia.

El Tipo de Vidrio Afecta la Fabricación

Diferentes capilares de vidrio con distintos diámetros exteriores (DE) varían en sus puntos de ablandamiento (temperaturas de fusión). Las variaciones en los componentes del vidrio entre diferentes productos de capilares de vidrio muestran variaciones en sus puntos de ablandamiento. Incluso puede haber alguna variación en los puntos de ablandamiento de los mismos productos de capilares de vidrio tomados de diferentes lotes. Esto es de esperarse con cualquier desviación estándar de fabricación.

Cómo Ajustar Finamente una Secuencia Programada de Fabricación

Algunas de nuestras secuencias y resultados de fabricación de capilares de vidrio se muestran en el Recetario del PUL-1000. Es posible que necesite hacer algunos ajustes finos en los parámetros de la secuencia de fabricación según el producto de capilar de vidrio que use y teniendo en cuenta las condiciones ambientales de su laboratorio, como temperatura y humedad.

Como regla general, los parámetros (Calor, Fuerza, Distancia y Retardo) pueden modificarse para lograr las formas y dimensiones deseadas de las pipetas preformadas. La tabla a continuación muestra pautas básicas para configurar una secuencia. Puede ver cómo aumentar o disminuir un parámetro afectará las formas y dimensiones de las pipetas preformadas.

NOTA: Para hacer una punta de DE más grande, reduzca la punta suavemente e incrementalmente, verificando su tamaño e integridad. Use una técnica de rotura con cuchillas o pinzas, o arrastre la punta sobre un Kimwipe. También puede ser necesario un segundo proceso como biselado o pulido con fuego. Un recorte agresivo puede resultar en un DE indeseablemente grande.

El Arte de Fabricar Vidrio

Al fabricar su propio vidrio, puede personalizar sus micropipetas y microelectrodos para obtener exactamente lo que necesita. La fabricación de micropipetas de vidrio es tanto una técnica científica como una forma de arte debido al control preciso requerido para crear instrumentos altamente específicos y delicados usados en campos como la neurociencia, biología celular y electrofisiología. Detrás de cada fabricación exitosa está una comprensión adecuada de las propiedades del material, el calentamiento y la mecánica, asegurando que las micropipetas cumplan con requisitos técnicos específicos para los experimentos. El arte radica en el ajuste hábil del fabricante de micropipetas y la capacidad de crear pipetas que no solo cumplan con las especificaciones técnicas, sino que también funcionen de manera óptima para tareas altamente especializadas y delicadas. El equilibrio de ambos asegura que las micropipetas producidas sean funcionales, consistentes y adaptadas para trabajos científicos de alta precisión.

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