Science et art de tirer des micropipettes

Tirer du verre capillaire pour fabriquer des micropipettes ou des microélectrodes est à la fois une science et un art. Il ne suffit pas de comprendre les facteurs environnementaux et la physique qui influencent chaque tirage, il faut aussi savoir ajuster votre programme pour obtenir des pointes de forme et de taille constantes. Les micropipettes ou microélectrodes en verre sont utilisées pour l’enregistrement intracellulaire, le patch clamp, la microperfusion et la microinjection. Examinons certains facteurs qui peuvent affecter le tirage du verre et comment ajuster un programme pour obtenir les micropipettes dont vous avez besoin pour votre application.

Les tireurs comme le PUL-1000 de WPI, un modèle d’entrée de gamme de qualité recherche (un tireur horizontal à microprocesseur contrôlé en quatre étapes), sont conçus avec des spécifications mécaniques strictes et une électronique de précision pour un contrôle complet du processus de tirage et une reproductibilité précise. Le PUL-1000, comme beaucoup d’autres tireurs sur le marché, offre des séquences programmables jusqu’à quatre étapes avec indexation de la chaleur, force (g), déplacement et temps de refroidissement. Cela permet des cycles gradués pour une variété d’applications.

Types de chaleur affectant un tirage

La transition vitreuse est la transformation progressive et réversible d’un état solide dur et relativement cassant en un état mou et visqueux à mesure que la température augmente. Pour former le verre en certaines formes à l’aide d’un tireur, la chaleur est appliquée via un filament. Il existe trois méthodes pour transférer la chaleur d’un filament à un capillaire en verre :

• Rayonnement
• Conduction directe dans les solides
• Convection de l’air

Le filament est chauffé lorsque le courant le traverse. La chaleur rayonnante du filament vers le verre est la principale source de chaleur affectant la transition vitreuse du verre capillaire, et la distance entre la surface du verre et celle du filament détermine la quantité de chaleur transférée. C’est pourquoi il est important de s’assurer que le verre est placé au centre du filament. Toutes les faces du verre doivent être chauffées uniformément.

Cependant, la chaleur rayonnante n’est pas la seule source de chaleur dans un tireur. Le bloc du filament qui maintient le filament est également chauffé à mesure que le filament se réchauffe. La chaleur de la surface du filament est conduite aux supports du filament. Alors que la température du filament peut rester relativement constante, au fur et à mesure de l’utilisation du tireur, la température des supports du filament augmente, ce qui peut affecter les résultats d’un tirage. Pour réduire l’accumulation de chaleur à la fois dans le filament et les supports, laissez le temps à l’air ambiant plus froid de refroidir le filament et ses supports entre les tirages.

Enfin, la convection de l’air dans l’environnement ambiant (à l’intérieur et à l’extérieur de la chambre de protection) affecte le transfert de chaleur du filament vers le verre. Ainsi, la température et l’humidité ambiantes influencent la transition vitreuse du verre. Si la température de la pièce est plus froide ou plus chaude, vos micropipettes obtenues peuvent varier, même si vous utilisez le même programme de tirage.

Effet de l’évolution du filament chauffant en platine/iridium au fil du temps

Le filament est fabriqué en alliage platine/iridium. Bien que cet alliage soit l’un des matériaux chauffants les plus inertes, il s’oxyde lentement sous l’action de l’oxygène de l’air. La masse de l’alliage platine/iridium diminue à mesure que le tireur est utilisé, et il finira par griller. Au fur et à mesure de sa dégradation progressive, la température du filament en fonctionnement change.

Le type de verre influence un tirage

Les différents capillaires en verre avec des diamètres extérieurs (DE) différents varient dans leurs points de ramollissement (températures de fusion). Les variations de composition du verre entre différents produits de capillaires en verre entraînent des variations de leurs points de ramollissement. Il peut même y avoir des variations des points de ramollissement pour un même produit de capillaire provenant de lots différents. Cela est à prévoir avec toute déviation standard de fabrication.

Comment affiner une séquence de tirage programmée

Certaines de nos séquences de tirage de capillaires en verre et leurs résultats sont présentés dans le PUL-1000 Cookbook. Vous devrez peut-être ajuster finement les paramètres de la séquence de tirage en fonction du produit de capillaire en verre que vous utilisez et en tenant compte des conditions environnementales de votre laboratoire comme la température et l’humidité.

En règle générale, les paramètres (Chaleur, Force, Distance et Délai) peuvent être modifiés pour obtenir les formes et dimensions souhaitées des pipettes pré-tirées. Le tableau ci-dessous montre des lignes directrices de base pour configurer une séquence. Vous pouvez voir comment augmenter ou diminuer un paramètre affectera les formes et dimensions des pipettes pré-tirées.

REMARQUE : Pour obtenir une pointe de plus grand diamètre extérieur, réduisez-la doucement et par étapes, en vérifiant sa taille et son intégrité. Utilisez une technique de cassure avec des lames ou des pinces, ou faites glisser la pointe sur un Kimwipe. Un second procédé comme le biseautage ou le polissage au feu peut également être nécessaire. Une coupe trop agressive peut entraîner un diamètre extérieur indésirablement grand.

L’art du tirage du verre

En tirant vous-même votre verre, vous pouvez personnaliser vos micropipettes et microélectrodes pour obtenir exactement ce dont vous avez besoin. Le tirage du verre pour micropipettes est à la fois une technique scientifique et un art en raison du contrôle précis nécessaire pour créer des instruments très spécifiques et délicats utilisés dans des domaines comme les neurosciences, la biologie cellulaire et l’électrophysiologie. Derrière chaque tirage réussi se trouve une bonne compréhension des propriétés des matériaux, du chauffage et de la mécanique, garantissant que les micropipettes répondent aux exigences techniques spécifiques des expériences. L’art réside dans l’ajustement habile du tireur de micropipettes et la capacité à créer des pipettes qui non seulement respectent les spécifications techniques, mais aussi fonctionnent de manière optimale pour des tâches très spécialisées et délicates. L’équilibre des deux garantit que les micropipettes produites sont fonctionnelles, constantes et adaptées à un travail scientifique de haute précision.

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