Manuseio livre de contaminação e transporte de fluidos complexos usando lubrificante

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 14486 (2022) Citar este artigo

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A contaminação cruzada de amostras biológicas durante o manuseio e preparação é um problema importante nas configurações laboratoriais, levando a falsos positivos ou falsos negativos. Resíduos de amostras nas pontas das pipetas contribuem muito para esse problema. A maioria das pontas de pipeta no mercado são fabricadas com polímeros hidrofóbicos que são capazes de repelir líquidos de alta tensão superficial, mas perdem desempenho quando estão envolvidos líquidos de baixa tensão superficial e fluidos viscosos. Além disso, a hidrofobicidade das pontas das pipetas pode resultar na adsorção hidrofóbica de biomoléculas, causando imprecisões e perda de precisão durante a pipetagem. Aqui propomos o uso da tecnologia de superfície com infusão de lubrificante (LIS) para obter propriedades omnifóbicas em pontas de pipetas. Usando um design versátil e simples, o lúmen interno das pontas de pipetas disponíveis comercialmente foi revestido com uma camada de fluorosilano (FS) usando deposição química de vapor (CVD). A presença de grupos FS nas pontas é confirmada por testes de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Após a lubrificação das pontas através de um lubrificante fluorado, a omnifobicidade e o comportamento repelente das pontas melhoraram drasticamente, o que é revelado através de medições de ângulo de contato estático e de histerese. A repelência das pontas de pipeta infundidas com lubrificante contra a adsorção física é investigada através da pipetagem de um corante alimentar, bem como de amostras de sangue humano, e é comparada com as pontas não tratadas. Os resultados mostram uma quantidade significativamente menor de resíduos quando as pontas infundidas com lubrificante são utilizadas em comparação com as disponíveis comercialmente. Também demonstramos que as pontas com infusão de lubrificante reduzem a contaminação bacteriana do lúmen interno em 3 a 6 log (mais de 99%, dependendo do tamanho da ponta) após pipetar a solução bacteriana para cima e para baixo.

O transporte de fluidos em dispositivos de manuseio de líquidos pode levar a falhas de experimentos, imprecisões de medição e perda de amostras. É a principal causa de contaminação cruzada em procedimentos científicos gerais, como trabalhos bacteriológicos, reação em cadeia da polimerase (PCR) e radioimunoensaio1,2,3,4. Por exemplo, em reações de amplificação por PCR num laboratório forense criminal, pequenas quantidades de contaminação de ADN podem resultar na amplificação do ADN para promover identificações falso-positivas5. Nesses casos, uma causa subjacente de contaminação pode originar-se da pipetagem de substâncias com alta viscosidade e baixas tensões superficiais que podem aderir à superfície plástica da pipeta, resultando em uma ejeção inadequada na próxima amostra de teste6,7,8. Além disso, a contaminação por arraste na pipetagem pode levar à determinação errônea do volume, à necessidade de troca de pontas, à pegada de carbono e aos custos associados ao descarte de pontas descartáveis. Para minimizar substancialmente o efeito da transferência, as áreas de trabalho do laboratório necessitam de conjuntos separados de suprimentos e equipamentos, como pipetas, suportes para tubos de ensaio e centrífugas9,10,11. Pontas descartáveis ​​com filtros são geralmente recomendadas como principal estratégia para evitar contaminação originada de amplicons que se acumulam dentro da pipeta10,12,13,14. No entanto, pontas descartáveis ​​não são aplicáveis ​​a estações de trabalho robóticas automatizadas com uso de pontas fixas15. Atualmente, foram implementadas técnicas para a prevenção da contaminação cruzada, através do aumento do espaçamento entre poços e da prevenção de movimentos involuntários do eixo z da garra robótica durante a transferência da placa . Além disso, a literatura atual sugere que pontas fixas tratadas com rotinas de lavagem robustas podem servir como uma alternativa viável e eficaz às pontas descartáveis16. A questão da contaminação por carryover pode ser ampliada para outras formas de equipamentos laboratoriais, como as seringas e agulhas utilizadas na remoção de produtos de PCR no braço robótico de sistemas de amplificação automatizados17. Uma solução potencial envolveria modificações na superfície dos equipamentos de laboratório, nomeadamente pontas de pipetas, de modo que o problema de transporte de amostras pudesse ser minimizado.