고등학교와 대학교부터 최첨단 연구 센터에 이르기까지 피펫은 전 세계 실험실에서 필수적인 도구입니다. 작지만 매우 실용적인 이 도구는 다양한 크기, 디자인, 용량으로 제공되며, 용도에 따라 다양한 피펫이 사용됩니다. 아래에서는 실험실에서 피펫을 사용하는 가장 효과적인 방법을 살펴보겠습니다. 또한, 피펫의 역사, 피펫 모델 유형, 피펫 실험실 장비 용도 등 피펫에 대한 중요한 정보도 다룹니다.

실험실 피펫이란 무엇인가요?

실험실용 피펫은 과학자들이 액체를 안전하고 정밀하게 운반할 수 있도록 특수 제작된 도구입니다. 생물학, 화학, 의학 실험실에서 흔히 사용되는 피스톤 구동식 기기는 주사기와 유사하며, 기본적인 일체형 유리 피펫부터 정교한 전자 피펫까지 다양한 디자인으로 제공됩니다. 정확도와 정밀도는 디자인마다 크게 다를 수 있으며, 실험실마다 고유한 필요에 따라 피펫을 선택합니다. 수동 피펫도 있고, 자동 기술을 사용하는 피펫도 있습니다.

실험실 피펫은 어떻게 작동하나요?

대부분의 실험실용 피펫은 액체가 담긴 용기 위에 공기 진공을 형성하여 액체를 빨아들이고 배출합니다. 이러한 공기 치환 방식은 수동식 피펫과 전동식 피펫 모두에 사용되며, 팁을 액체 표면 바로 아래에 삽입합니다. 플런저의 압력이 해제되면 액체가 팁으로 빨려 들어갑니다. 액체를 배출하기 위해서는 플런저에 압력을 가하여 액체를 용기 아래로 밀어내고 팁 밖으로 배출합니다.

실험실 피펫의 역사

피펫이라는 개념은 한 세기가 넘도록 존재해 왔지만, 최초의 마이크로피펫은 1957년이 되어서야 특허를 받았습니다. 이 피펫은 업계를 선도하는 실험실 장비 제조업체인 에펜도르프(Eppendorf)의 설립자인 독일 과학자 하인리히 슈니트거(Heinrich Schnitger) 박사가 개발했습니다. 슈니트거 박사는 1961년에 상업적 생산을 시작했으며, 에펜도르프 마이크로피펫은 전 세계 실험실에서 빠르게 인기를 얻었습니다.

미국의 발명가 워런 길슨과 생화학 교수 헨리 라디 또한 조절 가능한 마이크로피펫을 개발한 공로를 인정받았습니다. 다양한 크기와 용량 조합을 제공하는 조절 가능한 마이크로피펫은 실험실의 유연성을 높여줍니다.

마이크로 및 매크로 피펫

정밀성을 염두에 두고 설계된 마이크로피펫은 과학자들이 마이크로리터 범위의 액체를 정확하게 추출, 운반 및 분주할 수 있도록 합니다. 마이크로피펫의 용량은 1~1000마이크로리터입니다. 매크로피펫은 더 많은 양을 처리하도록 설계되었으며 0.25~5mL의 용량 범위를 제공합니다.

실험실 피펫 유형

수십 년 동안 제조업체들은 특수 용도에 맞춰 다양한 피펫을 개발해 왔습니다. 오늘날 피펫은 다양한 디자인으로 출시되고 있으며, 모델마다 정밀도와 정확도가 크게 다릅니다. 아래에서는 실험실에서 가장 흔히 사용되는 피펫 몇 가지를 소개합니다.

1.단일채널 피펫
가변 용량 공기 치환 피펫이라고도 하는 단일 채널 피펫은 매우 다재다능하여 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 대부분의 피펫은 0~2500마이크로리터의 넓은 용량 범위를 제공합니다. 연구자들은 용도에 따라 조절식 또는 고정 용량 단일 채널 피펫을 선택할 수 있습니다.

단일 채널 피펫은 작고 컴팩트하여 원뿔형 튜브나 플립캡 용기와 같은 작은 소스 및 목적지 용기에 사용하기에 이상적입니다. 작은 용기에 사용하기에 충분히 컴팩트할 뿐만 아니라, 단일 채널 피펫은 트로프(trough)나 웰 플레이트(well plate)에도 잘 맞습니다.

고품질 단일 채널 피펫은 효율적일 뿐만 아니라 인체공학적으로 설계되어 사용자 경험을 최대한 직관적이고 편안하게 만들도록 설계되었습니다. 이를 통해 반복적인 염좌 부상 위험을 최소화하고 정확도와 정밀도를 향상시킵니다.

단일 채널 피펫은 작고 사용하기 쉽지만, 한 번에 하나의 액체 샘플만 옮길 수 있습니다. 즉, 여러 번 옮길 필요가 있을 때 사용하기 번거롭고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

2. 다중채널 피펫
마이크로플레이트 응용 분야에 사용하기 적합한 멀티채널 피펫은 소규모 응용 분야와 반복적인 작업에 이상적입니다. 대부분의 피펫은 8개에서 12개의 헤드를 갖추고 있어 과학자들이 하나의 장치로 여러 액체 샘플을 옮길 수 있습니다.

생산성은 다중채널 피펫의 주요 장점 중 하나이며, 이 기술은 필요한 개별 이동 횟수를 크게 줄여줍니다. 중합효소 연쇄 반응(PCR), 효소면역측정법(ELISA), 세포 배양 연구 과학자들이 이 기술을 선호합니다.

멀티채널 피펫은 필요한 개별 이동 횟수를 줄여주지만, 여전히 손의 피로를 유발할 수 있습니다. 이러한 이유로 많은 멀티채널 피펫은 스프링 장착 팁을 사용하여 손의 부담을 줄이고, 반복적인 긴장으로 인한 부상 위험을 최소화하며, 실험실에서 피펫 기능을 향상시킵니다.

3. 전자 피펫
반복적인 긴장으로 인한 손상은 실험실 과학자들이 직면하는 가장 흔한 위험 중 하나입니다. 전자 피펫은 공기 치환 과정을 자동화하여 부상 위험을 최소화합니다. 내장 모터가 장착된 전자 피펫은 수동 피펫과 동일한 정확도와 정밀도를 제공하면서도 신체적 부담은 없습니다. 전자 피펫은 시약을 여러 용량으로 나누어 사용하는 다중 분주 작업에 특히 유용합니다.

예를 들어, PCR 마스터 믹스를 96웰 플레이트로 옮기는 과학자는 전자 피펫을 사용하면 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 수동 피펫을 사용하면 96번의 개별 이동이 필요하여 상당한 인체공학적 부담을 초래합니다. 반면, 전자 피펫은 팁 크기와 이동되는 액체의 양에 따라 이동 횟수를 30% 이상 줄일 수 있습니다. 전자 피펫을 사용하면 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 손 부상 및 피로 위험도 최소화할 수 있습니다.

내부 모터를 사용하여 공기 변위 속도와 분산력을 조절하여 배럴 오염을 줄이고 기포 형성을 방지합니다. 특정 실험실 작업에 맞춰 미리 프로그래밍할 수 있어 효율성이 향상됩니다. 전자 피펫은 팁 간격을 조절할 수 있어 과학자들이 여러 샘플을 동시에 이동할 수 있습니다.

4.다채널 전자 피펫
다중채널 전자 피펫은 여러 개의 헤드가 제공하는 효율성과 자동화의 인체공학적 이점을 결합합니다. 두 기술을 모두 사용하면 마이크로플레이트 충진 효율을 크게 높일 수 있습니다. 많은 경우, 작업 완료 시간을 1분 미만으로 단축할 수 있습니다.

5.혈청학 피펫
조직 및 세포 배양에 사용되는 혈청학적 피펫은 일반적으로 유리나 폴리스티렌으로 제조됩니다. 멸균이 중요한 실험실에서는 과학자들이 내구성이 뛰어난 플라스틱으로 만든 일회용 피펫을 사용하는 경우가 많습니다. 혈청학적 피펫은 1mL 이상의 액상 시료에도 흔히 사용됩니다.

6. 수동 스테퍼 피펫
최대 5mL의 분주 범위를 가진 수동 스테퍼 피펫은 기본적이고 반복적인 작업에 이상적입니다. 용적식(Positive Displacement) 원리를 통해 작동하며, 챔버를 다시 채울 필요 없이 소량의 샘플을 연속으로 빠르게 분주할 수 있습니다. 용적식 원리를 사용하는 수동 스테퍼 피펫은 다루기 어려운 점성 및 휘발성 액체에 이상적입니다.

올바른 피펫 선택

실험실 피펫을 사용할 때는 작업에 적합한 기기를 선택하는 것이 중요합니다. 위에서 살펴보았듯이, 피펫의 성능과 기능은 모델마다 크게 다를 수 있습니다. 피펫을 선택하기 전에 다음 사항을 항상 고려해야 합니다.

1. 수행되는 작업의 유형은 실험실에서 피펫의 기능과 직접적으로 연관되어 있습니다. 해당 작업에 정확성과 정밀성이 요구되는가, 아니면 속도가 더 중요한가? 이 질문에 대한 답은 어떤 유형의 피펫을 사용할지 결정합니다.

2. 어떤 종류의 액체를 운반합니까? 부식성이 있으며 부적합한 피펫을 사용하면 손상될 가능성이 있습니까? 샘플의 점도도 사용되는 피펫 및 실험실 장비를 결정할 수 있습니다.

3. 작업자의 작업 간격 회복 시간은 얼마나 됩니까? 고강도 작업의 경우 작업자는 정기적으로 휴식을 취하거나 30분마다 동료와 교대해야 할 수 있습니다.

4. 반복적인 작업인가요? 그렇다면 인체공학적으로 설계된 피펫이 도움이 될 수 있습니다. 피로를 줄이고 정확도와 정밀도를 저해할 수 있는 오류 위험을 최소화하기 때문입니다.

5. 실험실에서 사용하는 피펫의 종류는 예산에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 전자 피펫은 일반적으로 수동 피펫보다 가격이 비싸기 때문에 기술적인 지식이 부족한 실험실에서 더 많이 사용됩니다.

매뉴얼을 읽다

진부하게 들릴지 모르지만, 실험실에서 피펫을 가장 효과적으로 사용하려면 설명서를 읽는 것이 중요합니다. 모든 피펫은 서로 다르고, 같은 범주에 속하더라도 모델마다 기능이 다를 수 있습니다. 모든 실험실 직원은 작업장에서 사용 가능한 피펫의 사용법을 잘 알고 있어야 합니다. 정확도, 효율성, 신뢰성을 향상시키는 것 외에도 피펫 실험실 장비 사용에 대한 심층적인 지식은 작업장 건강과 안전에 중요한 요소입니다.