Introdução

Na pesquisa científica moderna e na análise experimental, a sala de coleta de amostras é o primeiro passo para garantir a confiabilidade dos dados. E, nesse processo, os frascos de coleta de amostras, como principal meio de armazenamento e transporte de amostras, têm sua seleção e utilização diretamente relacionadas à integridade e estabilidade da amostra e à precisão da análise subsequente.

Os frascos de coleta de amostras são amplamente utilizados em muitos campos. Diferentes tipos de frascos são cuidadosamente diferenciados em termos de material, estrutura, aditivos e fechamento para diferentes amostras com diferentes propriedades físico-químicas, necessidades analíticas e condições de armazenamento.

Classificação básica de frascos para coleta de amostras

Diferentes tipos de amostras têm requisitos diferentes para frascos de coleta de amostras durante a coleta e o armazenamento. Portanto, compreender a classificação básica dos frascos de coleta de amostras ajudará os experimentadores a fazer a escolha mais adequada de acordo com as necessidades reais. De modo geral, os tubos de coleta de amostras podem ser categorizados em termos de material, método de vedação e dimensões, como solvente e morfologia estrutural.

1. Classificação por material: vidro vs. plástico

• Tubos de amostra de vidro: Geralmente feito de vidro com alto teor de borosilicato, com boa inércia química e estabilidade térmica, adequado para a maioria dos solventes orgânicos e cenários de processamento em altas temperaturas. Especialmente em análises de alta precisão ou na coleta de compostos facilmente adsorvidos, os frascos de vidro podem efetivamente evitar a degradação ou contaminação da amostra.
• Frascos plásticos para coleta de amostras: os materiais comuns incluem polipropileno, polietileno, policarbonato, etc. São mais resistentes a impactos e leves, sendo adequados para congelamento criogênico, coleta de amostras biológicas e testes clínicos de rotina. Alguns frascos de plástico de alta qualidade também são resistentes a um certo grau de corrosão química.

2. Classificação por método de vedação: parafuso, baioneta, tipo de glândula

• Tipo de parafuso: o tipo mais comum, fácil de abrir e vedar, adequado para a maioria das necessidades gerais de laboratório. Tampas com rosca geralmente são combinadas com juntas de PTFE/silicone para garantir a vedação e a compatibilidade química.
• Tipo baioneta:Fechamento rápido com um estalo, adequado para operação rápida ou ocasiões que exigem abertura frequente, usado principalmente em plataformas automatizadas ou em certos processos de teste padronizados.
• Tipo de glândula: Selado por tampa e bucha metálicas, o mais hermético, comumente utilizado em cromatografia gasosa e outros experimentos que exigem alto controle de volatilidade. Adequado para armazenamento e transporte de longo prazo, especialmente amplamente utilizado em testes de amostras ambientais.

3. Classificação por volume e forma: padrão, miniatura, fundo cônico, etc.

• Frascos padrão: os volumes comuns são 1,5 ml, 2 ml e 5 ml, adequados para a coleta e análise da maioria das amostras líquidas. O formato é predominantemente cilíndrico, o que facilita a leitura por equipamentos automatizados.
• Micro frascos: com um volume de 0,2 ml a 0,5 ml, comumente usado para amostras muito pequenas ou projetos experimentais de alto rendimento. Adequado para sistemas de microamostragem.
• Frascos com fundo cônico:O fundo do frasco é projetado no formato de um cone, o que é conveniente para concentração de amostras, operação centrífuga e aspiração sem resíduos, comumente usado em experimentos de extração de proteínas/ácidos nucleicos.
• Frascos de fundo plano/redondo: Fundos planos são adequados para equipamentos de amostragem automática, enquanto fundos redondos são mais adequados para operação manual ou cenários de mistura por vórtice.

Aplicações em Amostras Biológicas (amostras de sangue como exemplo)

Sendo uma das amostras biológicas mais comuns e básicas, o sangue é amplamente utilizado em diversas áreas, incluindo diagnóstico clínico, testes genéticos e pesquisa proteômica. Devido à sua composição complexa e forte atividade biológica, os requisitos para recipientes de coleta são particularmente rigorosos. Os frascos de coleta de amostras utilizados para diferentes aplicações variam em termos de aditivos, materiais e design estrutural, o que afeta diretamente a qualidade das amostras e a precisão da análise subsequente.

1. Ambiente e finalidade de uso

• Testes médicos clínicos: para exames de sangue de rotina, bioquímica, eletrólitos, níveis hormonais, etc., precisam ser rápidos, eficientes, evitar hemólise e contaminação.
• Pesquisa em biologia molecular: como RNA-seq, sequenciamento do genoma completo (WGS), qPCR, etc., que exigem requisitos mais elevados para integridade do ácido nucleico e condições de preservação da amostra.
• Análise de proteínas e metabolômica: preocupado com a inibição da atividade da protease, compatibilidade com solventes, estabilidade após congelamento e descongelamento repetidos.

2. Tipos e configurações comuns de frascos para coleta de amostras

• Contendo frascos de anticoagulante: Os tubos de EDTA são amplamente utilizados em testes hematológicos e extração de ácido nucleico, o que pode inibir eficazmente o processo de coagulação e proteger a morfologia celular; Os tubos de heparina são adequados para análise de plasma, adequados para certos testes químicos (por exemplo, análise de gases sanguíneos), mas interferem em certas reações de PCR; e Os tubos de citrato de sódio são usados ​​principalmente para testes de função de coagulação.
• Tubos de coleta de sangue puro sem aditivos: usado para testes de soro, como recuperação de trabalho, função renal, testes de imunologia, etc. Após o sangue coagular naturalmente, o soro é separado por centrifugação para evitar que aditivos químicos interfiram na reação experimental.
• Frascos especializados para criopreservação: feito de material PP de alta resistência, capaz de suportar temperaturas ultrabaixas (-80°C em ambientes com nitrogênio líquido). Comumente utilizado para preservação prolongada de plasma, soro, componentes celulares, etc., amplamente utilizado em bancos de amostras biológicas e estudos de acompanhamento de longo prazo.

3. Advertência

• Influência dos materiais na estabilidade da amostra: Frascos de plástico podem adsorver proteínas ou ácidos nucleicos, exigindo o uso de materiais de baixa adsorção ou tratamento de superfície. Frascos de vidro são estáveis, mas não são adequados para todas as condições de congelamento. Os técnicos de laboratório precisam fazer um julgamento com base na natureza da amostra e nas necessidades do experimento.
• Importância do sistema de etiquetagem e rastreabilidadeDurante o experimento, as amostras são facilmente confundidas devido à rotulagem, informações incompletas e outros problemas, o que afeta seriamente a confiabilidade dos dados. Recomenda-se o uso de etiquetas impressas a laser, adesivos duráveis ​​para armazenamento congelado ou sistemas de rastreamento eletrônico (como RFID e código de barras) em todo o processo de gerenciamento de amostras.

A preservação e o manuseio de amostras de sangue desempenham um papel decisivo nos resultados dos experimentos, e os frascos de coleta de amostras adequados não apenas maximizam a preservação da atividade e integridade da amostra, mas também são um pré-requisito para pesquisas de alta qualidade. Com o desenvolvimento da medicina de precisão e da tecnologia de alto rendimento, a demanda por frascos de coleta de amostras biológicas está se tornando cada vez mais liquefeita e refinada.

Análise Química e Amostras de Laboratório

Em química analítica, descoberta de medicamentos, testes de segurança alimentar e outros trabalhos laboratoriais, os frascos de coleta de amostras não são apenas recipientes de armazenamento, mas também componentes altamente sinérgicos do processo analítico com o instrumento. Especialmente em cromatografia líquida, cromatografia gasosa e outras técnicas de teste de alta precisão, a seleção dos frascos está diretamente relacionada à reprodutibilidade e exatidão da análise e à operação estável do instrumento.

1. Aplicação de frascos em análises por cromatografia líquida e gasosa

• Frascos para HPLC: excelente estabilidade química é necessária para evitar que a solução da amostra reaja ou seja adsorvida pela parede do frasco. Normalmente, são utilizados frascos de vidro com tampa de rosca de 2 ml e vedação de PTFE/silicone, que são resistentes a solventes orgânicos e mantêm uma vedação firme. Para amostras fotossensíveis, estão disponíveis frascos marrons.
• Frascos GC: como a análise de GC é altamente dependente da volatilidade da amostra, os frascos precisam ser hermeticamente fechados e geralmente são feitos de vidro com tampas de pressão; além disso, para evitar a perda de componentes voláteis, juntas pré-perfuradas são frequentemente usadas para vedar com tampas de alumínio.
• Aplicações com pequenos volumes de amostra: Para triagem de alto rendimento e detecção de componentes residuais, microfrascos de 0,3 ml-0,5 ml podem ser usados ​​com cânulas para minimizar a perda de amostra.

2. Requisitos de tamanho e compatibilidade do sistema de amostragem automática

Laboratórios modernos geralmente usam amostradores automáticos para melhorar a eficiência e a consistência da detecção, e padrões uniformes são propostos para especificações e formatos de frascos:

• Especificações comuns: O calibre padrão de 2 ml (DE 12 mm * Altura 32 mm) é o principal modelo de circulação, amplamente compatível com o sistema de amostragem automática multimarcas.
• Requisitos de aparência do frasco: a boca da garrafa precisa ser plana, o corpo da garrafa precisa ser resistente ao atrito mecânico, para garantir a estabilidade da fixação do braço mecânico.
• Adaptação de bandeja especializada:Algumas marcas de sistemas exigem uma estrutura de fundo específica (fundo plano, fundo arredondado ou com ranhuras) para se adaptar à bandeja de frascos.

3. Materiais especiais e design funcional

Para garantir a precisão analítica de amostras complexas, os laboratórios costumam usar frascos especialmente projetados:

• Vidro borossilicato inerte: É o material de frasco preferido para HPLC/GC devido à sua alta resistência química e limpeza, evitando reação ou adsorção com componentes residuais na amostra.
• Tampa de vedação de PTFE: alta resistência à corrosão por solventes, perfuração repetível, adequada para operação com agulha de amostragem automática, evitando contaminação e vazamento da amostra.
• Frasco de tratamento de silanização: a superfície é tratada com um revestimento especial para reduzir a adsorção de moléculas polares, comumente usado em análises de traços.

Ao escolher os materiais, a construção e as especificações corretos, os frascos utilizados em análises químicas não apenas melhoram a eficiência da detecção e a compatibilidade dos instrumentos, como também contribuem para a consistência e a confiabilidade dos dados da amostra. Especialmente em análises de traços e processos automatizados, a configuração adequada dos sistemas de frascos tornou-se um dos detalhes essenciais para garantir a qualidade do teste.

Seleção de Frascos na Coleta de Amostras Ambientais

A coleta de amostras ambientais abrange uma ampla gama de meios, como água, solo e atmosfera, e as amostras possuem composições complexas e podem estar sob condições extremas (por exemplo, altamente corrosivas, altamente voláteis, traços de contaminantes, etc.). Para garantir a confiabilidade dos dados coletados e cumprir os requisitos regulatórios, é crucial selecionar os frascos apropriados para a coleta de amostras.

1. Cenários de aplicação

• Amostras de água: Águas superficiais de Baokou, águas subterrâneas, efluentes industriais, etc., comumente usadas para detectar metais pesados, poluentes orgânicos, sais de nutrientes, etc.
• Extrato de solo: amostras líquidas obtidas por extração química, contendo resíduos de pesticidas, metais pesados ​​ou compostos orgânicos.
• Líquido de coleta de partículas transportadas pelo ar: amostras de partículas usadas para eluir de membranas de filtro ou líquidos absorventes de bolhas.

2. Requisitos principais para frascos de amostragem

• Vedação forte: Evite a volatilização, vazamento ou absorção de umidade da amostra durante o transporte ou armazenamento, especialmente importante para detecção de COV.
• Boa resistência à corrosão: as amostras podem conter ácidos fortes, álcalis ou solventes orgânicos, o que exige o uso de vidro com alto teor de borosilicato ou garrafas feitas de plásticos especiais.
• Design inerte:A parede interna do frasco precisa evitar a adsorção de contaminantes ou a reação com componentes da amostra, e algumas análises exigem o uso de frascos silanizados ou pré-lavados.
• Conformidade com os regulamentos de amostragem: Todos os tipos de programas de monitoramento ambiental geralmente são guiados por padrões nacionais ou internacionais, como a EPA dos EUA, os Padrões de Qualidade Ambiental da China para Águas Superficiais, etc., e os frascos devem ser selecionados para atender aos seus requisitos de amostragem.

Frascos selecionados incorretamente podem causar problemas como degradação das substâncias-alvo, adsorção de poluentes e resultados em branco tendenciosos, o que pode afetar a precisão dos resultados do teste ou até mesmo levar à anulação dos dados. Portanto, a seleção científica e criteriosa de frascos de amostra no monitoramento ambiental não está relacionada apenas à qualidade da análise, mas também à conformidade e à tomada de decisões ambientais científicas.

Guia de Seleção de Frascos: Como Escolher com Base no Tipo de Amostra e nas Necessidades Analíticas

Diante de uma grande variedade de frascos para coleta de amostras, como fazer uma escolha eficiente e científica no trabalho prático é um problema comum para experimentalistas.

1. As propriedades da amostra determinam a escolha estrutural do material preliminar

• Propriedades da própria amostraSe a amostra for altamente volátil, recomenda-se o uso de frascos de vidro com excelente vedação e junta de PTFE para maximizar a perda de componentes. Para amostras fortemente corrosivas, recomenda-se o uso de frascos de vidro borossilicato resistente a produtos químicos ou polietileno de alta densidade, plásticos fluorados e outros materiais especiais conhecidos como frascos. Além disso, para amostras biologicamente ativas, ricas em ácidos nucleicos, proteínas ou microrganismos, é necessário o uso de frascos sem enzimas e tratados assepticamente, sendo preferível o uso de materiais de baixa adsorção ou inertes para evitar a degradação da amostra ou adsorção inespecífica.
• Tipo e compatibilidade de equipamentos analíticos: O sistema de amostragem automática utilizado precisa garantir que o tamanho do frasco utilizado, a precisão da boca do frasco, a espessura da junta, etc., estejam de acordo com as especificações padrão do fabricante do instrumento. Normalmente, utiliza-se um frasco de vidro padronizado com tampa de rosca de 2 ml para garantir que a agulha de injeção seja extraída de forma estável e evitar bloqueios ou vazamentos. Para amostragem ou dispensação manual, é preferível um tipo de frasco mais flexível.
• Condições de armazenamento da amostra: As condições de armazenamento da amostra afetam diretamente a escolha do material e a estrutura de fechamento do frasco. A maioria dos frascos de vidro ou polipropileno são adequados para amostras que geralmente são refrigeradas por curtos períodos de tempo. Se as amostras precisarem ser armazenadas em baixa temperatura (-20 ℃ ou -80 ℃), tubos especiais para congelamento devem ser usados, feitos de PP resistente a baixas temperaturas e equipados com estrutura de vedação O-ring anti-vazamento. Se as amostras forem armazenadas em nitrogênio líquido por um longo período de tempo, frascos especiais de nitrogênio líquido devem ser usados, e tampas rosqueadas internas ou tampas a serem reforçadas para vedação devem ser usadas para evitar congelamento e rompimento dos frascos. Além disso, para materiais fotossensíveis, frascos marrons ou opacos também devem ser usados ​​ou equipados com dispositivos de armazenamento à prova de luz.
• Equilíbrio entre custo e tamanho do experimentoPara experimentos de alto rendimento ou laboratórios de ensino, frascos de plástico acessíveis podem ser escolhidos para reduzir os custos de consumo. Para análises de precisão ou manuseio de amostras de alto valor, o foco deve ser na limpeza do frasco, na inércia do material e no desempenho da vedação, o que pode ajudar a garantir a precisão dos dados, mesmo a um custo ligeiramente mais alto. Além disso, ao construir bibliotecas de amostras ou gerenciar projetos de longo prazo, é importante priorizar frascos de alto padrão com código de barras, resistentes ao congelamento e à contaminação, a fim de melhorar o rastreamento de amostras e a eficiência do gerenciamento de dados.

Em conjunto, o frasco de amostra, embora pequeno, é um elo importante entre o delineamento experimental, a qualidade da amostra e os resultados analíticos. Por meio da consideração sistemática das características da amostra, do equipamento experimental, dos métodos de armazenamento e do orçamento disponível, a fonte de calor experimental pode selecionar, de forma mais científica, o frasco de coleta de amostra mais apropriado, estabelecendo uma base sólida para todo o processo de pesquisa.

Tendências futuras e direções inovadoras

Com o desenvolvimento da automação da pesquisa científica e do conceito de experimento verde, os frascos de coleta de amostras estão evoluindo no sentido de acompanhar a diversão e a proteção ambiental.

Por um lado, laboratórios de alto rendimento têm requisitos cada vez maiores de velocidade e densidade de processamento de amostras, o que leva os frascos a migrar gradualmente para a miniaturização e a modularização. Frascos de tamanho micro estão se tornando comuns e, quando usados ​​com sistemas automatizados, não só economizam espaço e reagentes, como também aumentam a eficiência operacional, adaptando-se à demanda por velocidade e precisão dos experimentos modernos.

Por outro lado, a pesquisa e o desenvolvimento de materiais ecologicamente corretos também se tornaram o foco da indústria. Para reduzir o impacto ambiental causado por plásticos descartáveis, cada vez mais frascos estão adotando materiais biodegradáveis ​​ou de base biológica. Ao mesmo tempo, o processo de embalagem e produção tende a ser simplificado e sustentável, em linha com a tendência de construção sustentável de laboratórios.

No futuro, os frascos não serão apenas consumíveis, mas também uma parte fundamental do desenvolvimento inteligente e sustentável dos laboratórios.