Incorporación de la bomba adecuada a su sistema de manipulación de líquidos

Brandoch Cook, PhD, es un escritor científico independiente. Puede ser contactado en: [email protected].

La manipulación automatizada de líquidos es indispensable para los flujos de trabajo biomédicos. Se requieren tecnologías en evolución como la secuenciación de próxima generación, la citometría de flujo y la resonancia de plasmones de superficie. La capacidad de transferir amplias gamas de volúmenes e incorporar líquidos con propiedades químicas y físicas dispares mientras se logra repetición, precisión y reproducibilidad. Las manos humanas no pueden acercarse a tal precisión o consistencia, lo que hace que el manipulador de líquidos sea esencial para el laboratorio moderno.

Sin embargo, las bombas de jeringa son las más versátiles y se utilizan comúnmente como componentes OEM en sistemas de manipulación de líquidos.

Al considerar la compra de un nuevo manipulador de líquidos, el comprador suele ver una máquina totalmente integrada y sin fisuras. Sin embargo, más allá de la caja con ventana y el brazo robótico, los componentes que forman su núcleo (bombas, válvulas, accesorios, tuberías) a menudo son suministrados por varios fabricantes diferentes y ensamblados como un producto de fabricante de equipos originales (OEM). Las posibles incompatibilidades entre estos componentes significan que corresponde a los compradores evaluar sus necesidades y encontrar las piezas adecuadas para sus aplicaciones. Lo que sigue es una breve introducción a cómo elegir el caballo de batalla del manipulador de líquidos: la bomba.

Como el líquido es incompresible, muchas bombas utilizan desplazamiento positivo para moverlo. Esto permite que los caudales permanezcan constantes independientemente de las fluctuaciones en la presión del sistema, la tensión superficial, la viscosidad del líquido y la humedad externa. Debido a que los manipuladores pueden realizar ciclos a través de miles de distribuciones de líquidos de pequeño volumen por día, muchas bombas utilizan motores micropasos que completan pequeños ángulos de rotación parciales con cada paso, entregando continuamente fluidos a nanoescala cientos de veces por revolución completa.

Las bombas de jeringa, de pistón y peristálticas pueden satisfacer estas condiciones. Sin embargo, las bombas de jeringa son las más versátiles y se utilizan comúnmente como componentes OEM en sistemas de manipulación de líquidos. Esto se debe a su capacidad para manejar múltiples fuentes de inyección de líquido o presión positiva dentro de un solo flujo de trabajo, manteniendo al mismo tiempo caudales reproducibles y constantes. Estos parámetros se adaptan bien a flujos de trabajo precisos y de pequeño volumen para microfluidos, citometría de flujo y cromatografía.

Una bomba de pistón suele ser una mejor opción para flujos de trabajo de un solo líquido en los que el material de construcción de la bomba se puede adaptar de manera óptima a la salinidad, acidez y/o causticidad del líquido. Estas limitaciones pueden aplicarse mejor a flujos de trabajo que también tienen caudales constantes pero con menos variabilidad, como perfusiones, microdiálisis y ciertas pantallas de alto rendimiento.

Más allá de considerar la tecnología de las bombas, los compradores también deben evaluar los detalles de los flujos de trabajo previstos para elegir los mejores materiales de construcción de las bombas.

Una bomba peristáltica funciona de manera similar a la digestión fisiológica. Estas bombas utilizan rodillos para comprimir cíclicamente tubos flexibles y permitir que el líquido fluya al liberarse, de forma muy similar a como tragan los humanos. El líquido solo entra en contacto con el interior de la tubería, lo que elimina problemas de compatibilidad con válvulas, juntas tóricas y otros conectores. Sin embargo, el requisito de que los tubos elastoméricos sigan siendo flexibles durante millones de ciclos limita el menú de materiales de tubos aceptables y de fluidos químicamente compatibles. Por separado, las bombas de membrana o diafragma pueden dispensar rápidamente cientos de mililitros de líquidos a granel por minuto a través de puntas fijas, lo que las hace más apropiadas para aplicaciones de cebado y lavado de placas previas o posteriores a flujos de trabajo experimentales.

Más allá de considerar la tecnología de las bombas, los compradores también deben evaluar los detalles de los flujos de trabajo previstos para elegir los mejores materiales de construcción de las bombas. Esto se extiende más allá de las propiedades químicas de los líquidos, hasta sus formulaciones específicas, molaridades, los solventes en los que se disuelven los químicos y las condiciones de operación, incluidas las temperaturas y presiones bajo las cuales se dispensarán o aspirarán. Todos estos factores afectarán el funcionamiento, la eficiencia y la vida útil de las bombas y sus válvulas y accesorios auxiliares. Por ejemplo, la cerámica puede soportar mejor los detergentes a temperaturas elevadas que el acero inoxidable, mientras que el molibdeno adicional en el acero inoxidable 316 confiere una mejor resistencia a la alta salinidad en comparación con el acero inoxidable 304. Un buen lugar para comenzar el proceso de descubrimiento es con una guía de compatibilidad química.

A continuación se presentan algunas consideraciones adicionales que se deben tener en cuenta al elegir los detalles de la bomba para un manipulador de líquidos:

Para la mayoría de los laboratorios, un manipulador de líquidos es una compra importante, aunque cada vez más necesaria. Además, la oportunidad de mezclar y combinar diferentes componentes OEM puede resultar desconcertante. Debido a que la bomba debe funcionar durante millones de ciclos, los compradores deben considerar cuidadosamente cómo sus compatibilidades químicas, operativas y de materiales influyen en las aplicaciones y flujos de trabajo actuales y previstos.