Introducción

En la investigación científica moderna y el análisis experimental, la sala de recolección de muestras es el primer paso para garantizar la fiabilidad de los datos. En este proceso, los viales de recolección de muestras, como soporte clave para el almacenamiento y transporte de muestras, su selección y uso están directamente relacionados con la integridad y estabilidad de la muestra, así como con la precisión del análisis posterior.

Los viales de recolección de muestras se utilizan ampliamente en muchos campos.Los diferentes tipos de viales se diferencian cuidadosamente en términos de material, estructura, aditivos y cierre para diferentes muestras con diferentes propiedades fisicoquímicas, necesidades analíticas y condiciones de almacenamiento.

Clasificación básica de los viales de recolección de muestras

Los diferentes tipos de muestras requieren viales de recolección de muestras diferentes durante su recolección y almacenamiento. Por lo tanto, comprender la clasificación básica de los viales de recolección de muestras ayudará a los experimentadores a elegir la opción más adecuada según sus necesidades reales. En general, los tubos de muestra se pueden clasificar según el material, el método de sellado y las dimensiones, como el disolvente y la morfología estructural.

1. Clasificación por material: vidrio vs. plástico

• Tubos de muestra de vidrioGeneralmente fabricados con vidrio de borosilicato de alta pureza, con buena inercia química y estabilidad térmica, son aptos para la mayoría de los disolventes orgánicos y para procesos a alta temperatura. Especialmente en análisis de alta precisión o la recolección de compuestos de fácil adsorción, los viales de vidrio pueden prevenir eficazmente la degradación o contaminación de las muestras.
• Viales de plástico para la recolección de muestrasEntre los materiales más comunes se incluyen el polipropileno, el polietileno, el policarbonato, etc. Son más resistentes a los impactos y ligeros, y adecuados para la congelación criogénica, la recolección de muestras biológicas y las pruebas clínicas de rutina. Algunos viales de plástico de alta gama también son resistentes a cierto grado de corrosión química.

2. Clasificación por método de sellado: tornillo, bayoneta, prensaestopas

• Tipo atornilladoEl tipo más común, fácil de abrir y sellar, ideal para la mayoría de las necesidades generales de laboratorio. Los tapones de rosca suelen combinarse con juntas de PTFE/silicona para garantizar el sellado y la compatibilidad química.
• Tipo bayoneta:Se cierra rápidamente con un broche, adecuado para una operación rápida o para ocasiones que requieren una apertura frecuente, se utiliza principalmente en plataformas automatizadas o en ciertos procesos de prueba estandarizados.
• Tipo de glándulaSellado con tapa y prensaestopas metálicos, el más hermético, comúnmente utilizado en cromatografía de gases y otros experimentos que requieren un alto control de la volatilidad. Apto para almacenamiento y transporte a largo plazo, especialmente en análisis de muestras ambientales.

3. Clasificación por volumen y forma: estándar, miniatura, fondo cónico, etc.

• Viales estándarLos volúmenes habituales son 1,5 ml, 2 ml y 5 ml, adecuados para la recolección y el análisis de la mayoría de las muestras líquidas. Su forma es mayoritariamente cilíndrica, lo que facilita su agarre con equipos automatizados.
• MicrovialesCon un volumen de 0,2 ml a 0,5 ml, se utiliza comúnmente para muestras muy pequeñas o diseños experimentales de alto rendimiento. Ideal para sistemas de micromuestreo.
• Viales de fondo cónico:La parte inferior del vial está diseñada en forma de cono, lo que es conveniente para la concentración de muestras, la operación centrífuga y la aspiración sin residuos, comúnmente utilizada en experimentos de extracción de proteínas/ácidos nucleicos.
• Viales de fondo plano/fondo redondo:Los fondos planos son adecuados para equipos de muestreo automático, mientras que los fondos redondos son más adecuados para la operación manual o escenarios de mezcla de vórtice.

Aplicaciones en muestras biológicas (muestras de sangre como ejemplo)

Como una de las muestras biológicas más comunes y básicas, la sangre se utiliza ampliamente en diversos campos, como el diagnóstico clínico, las pruebas genéticas y la investigación proteómica. Debido a su compleja composición y a su fuerte actividad biológica, los requisitos para los recipientes de recolección son particularmente estrictos. Los viales de recolección de muestras utilizados para las distintas aplicaciones difieren en cuanto a aditivos, materiales y diseño estructural, lo que afecta directamente la calidad de las muestras y la precisión del análisis posterior.

1. Entorno y finalidad de uso

• Pruebas médicas clínicas:para análisis de rutina de sangre, bioquímica, electrolitos, niveles hormonales, etc., es necesario ser rápido, eficiente, evitar la hemólisis y la contaminación.
• Investigación en biología molecular:como RNA-seq, secuenciación del genoma completo (WGS), qPCR, etc., que requieren mayores requisitos de integridad de los ácidos nucleicos y condiciones de conservación de las muestras.
• Análisis de proteínas y metabolómica:preocupado por la inhibición de la actividad de la proteasa, la compatibilidad de solventes, la estabilidad después de la congelación y descongelación repetidas.

2. Tipos y configuraciones comunes de viales de recolección de muestras

• Contiene viales de anticoagulanteLos tubos de EDTA se utilizan ampliamente en pruebas de hematología y extracción de ácidos nucleicos, que pueden inhibir eficazmente el proceso de coagulación y proteger la morfología celular; Los tubos de heparina son adecuados para el análisis de plasma, adecuados para ciertas pruebas químicas (por ejemplo, análisis de gases en sangre), pero interfieren con ciertas reacciones de PCR; y los tubos de citrato de sodio se utilizan principalmente para pruebas de función de coagulación.
• Tubos de recolección de sangre pura sin aditivos:se utiliza para pruebas de suero, como ponerse al día con el trabajo, la función renal, pruebas inmunológicas, etc. Después de que la sangre se coagula naturalmente, el suero se separa por centrifugación para evitar que los aditivos químicos interfieran con la reacción experimental.
• Viales especializados para criopreservaciónFabricado en PP de alta resistencia, capaz de soportar temperaturas ultrabajas (desde -80 °C hasta nitrógeno líquido). Se utiliza comúnmente para la conservación a largo plazo de plasma, suero, componentes celulares, etc., y se utiliza ampliamente en bancos de muestras biológicas y estudios de seguimiento a largo plazo.

3. Advertencia

• Influencia de los materiales en la estabilidad de la muestraLos viales de plástico pueden adsorber proteínas o ácidos nucleicos, lo que requiere el uso de materiales de baja adsorción o un tratamiento de superficie. Los viales de vidrio son estables, pero no son aptos para todas las condiciones de congelación. Los técnicos de laboratorio deben evaluar la calidad de la muestra y las necesidades del experimento.
• Importancia del sistema de etiquetado y trazabilidadDurante el experimento, las muestras se confunden fácilmente debido al etiquetado, la información incompleta y otros problemas, lo que afecta gravemente la fiabilidad de los datos. Se recomienda utilizar etiquetas impresas con láser, adhesivos resistentes para almacenamiento en congelador o sistemas de seguimiento electrónico (como RFID o código de barras) para la gestión completa de las muestras.

La conservación y el manejo de las muestras de sangre son cruciales para los resultados de los experimentos, y los viales de recolección de muestras adecuados no solo maximizan la preservación de la actividad e integridad de las muestras, sino que también son un requisito previo para una investigación de alta calidad. Con el desarrollo de la medicina de precisión y la tecnología de alto rendimiento, la demanda de viales de recolección de muestras biológicas se está volviendo cada vez más fluida y refinada.

Análisis químico y muestras de laboratorio

En química analítica, descubrimiento de fármacos, pruebas de seguridad alimentaria y otros trabajos de laboratorio, los viales de recolección de muestras no solo son contenedores de almacenamiento, sino también componentes altamente sinérgicos del proceso analítico con el instrumento. Especialmente en cromatografía líquida, cromatografía de gases y otras técnicas de análisis de alta precisión, la selección de viales está directamente relacionada con la reproducibilidad y precisión del análisis, así como con el funcionamiento estable del instrumento.

1. Aplicación de viales en análisis de cromatografía líquida y cromatografía de gases.

• Viales de HPLCSe requiere una excelente estabilidad química para evitar que la solución de muestra reaccione o se adsorba en la pared del vial. Normalmente se utilizan viales de vidrio de 2 ml con tapón de rosca y juntas de PTFE/silicona, resistentes a disolventes orgánicos y con un sellado hermético. Para muestras fotosensibles, se dispone de frascos marrones.
• Viales de GC:Dado que el análisis GC depende en gran medida de la volatilidad de la muestra, los viales deben estar herméticamente sellados y, a menudo, están hechos de viales de vidrio con tapas de presión; además, para evitar la pérdida de componentes volátiles, a menudo se utilizan juntas preperforadas para sellar con tapas de aluminio.
• Aplicaciones con pequeños volúmenes de muestraPara la detección de alto rendimiento y de componentes traza, se pueden utilizar microviales de 0,3 ml a 0,5 ml con cánulas para minimizar la pérdida de muestra.

2. Requisitos de compatibilidad y tamaño del sistema de muestreo automático

Los laboratorios modernos suelen utilizar muestreadores automáticos para mejorar la eficiencia y la consistencia de la detección, y se proponen estándares uniformes para las especificaciones y formas de los viales:

• Especificaciones comunes:El calibre estándar de 2 ml (OD 12 mm * Altura 32 mm) es el modelo de circulación principal, ampliamente compatible con el sistema de muestreo automático de múltiples marcas.
• Requisitos de apariencia del vial:La boca de la botella debe ser plana, el cuerpo de la botella debe ser resistente a la fricción mecánica, para garantizar la estabilidad de la sujeción del brazo mecánico.
• Adaptación de bandeja especializada:Algunas marcas de sistemas requieren una estructura de fondo específica (fondo plano, fondo redondeado o con ranuras) para adaptarse a la bandeja de viales.

3. Materiales especiales y diseño funcional

Para garantizar la precisión analítica de muestras complejas, los laboratorios suelen utilizar viales especialmente diseñados:

• Vidrio de borosilicato inerte:Es el material de vial preferido para HPLC/GC debido a su alta resistencia química y limpieza, evitando la reacción o adsorción con componentes traza en la muestra.
• Tapa de junta de PTFE:alta resistencia a la corrosión por solventes, punción repetible, adecuado para operación de aguja de muestreo automático, evitando contaminación y fugas de la muestra.
• Botella de tratamiento de silanización:La superficie está tratada con un recubrimiento especial para reducir la adsorción de moléculas polares, comúnmente utilizadas en el análisis de trazas.

Al elegir los materiales, la construcción y las especificaciones adecuados, los viales en el análisis químico no solo mejoran la eficiencia de detección y la compatibilidad de los instrumentos, sino que también contribuyen a la consistencia y fiabilidad de los datos de las muestras. Especialmente en el análisis de trazas y los procesos automatizados, la correcta configuración de los sistemas de viales se ha convertido en un factor clave para garantizar la calidad de la prueba.

Selección de viales en la recolección de muestras ambientales

La recolección de muestras ambientales abarca una amplia gama de medios, como agua, suelo y atmósfera. Las muestras tienen composiciones complejas y pueden estar expuestas a condiciones extremas (por ejemplo, alta corrosión, alta volatilidad, presencia de trazas de contaminantes, etc.). Para garantizar la fiabilidad de los datos recopilados y cumplir con los requisitos normativos, es fundamental seleccionar los viales adecuados para la recolección de muestras.

1. Escenarios de aplicación

• Muestras de aguaAguas superficiales, subterráneas, residuales industriales, etc., de Baokou. Se utilizan comúnmente para detectar metales pesados, contaminantes orgánicos, sales nutritivas, etc.
• Extracto de suelo:muestras líquidas obtenidas por extracción química, que contienen residuos de pesticidas, metales pesados ​​o compuestos orgánicos.
• Líquido de recolección de partículas en suspensión:muestras de partículas utilizadas para eluir de membranas de filtros o líquidos absorbentes de burbujas.

2. Requisitos clave para los viales de muestreo

• Sellado fuerte:Evite la volatilización, fugas o absorción de humedad de la muestra durante el transporte o almacenamiento, especialmente importante para la detección de COV.
• Buena resistencia a la corrosión:Las muestras pueden contener ácidos fuertes, álcalis o disolventes orgánicos, que requieren el uso de vidrio de borosilicato alto o botellas hechas de plásticos especiales.
• Diseño inerte:La pared interior del vial debe evitar absorber contaminantes o reaccionar con los componentes de la muestra, y algunos análisis requieren el uso de botellas que hayan sido silanizadas o prelavadas.
• Cumplimiento de la normativa de muestreo:Todos los tipos de programas de monitoreo ambiental generalmente se guían por estándares nacionales o internacionales, como la EPA de EE. UU., los Estándares de Calidad Ambiental de China para Aguas Superficiales, etc., y los viales deben seleccionarse para cumplir con sus requisitos de muestreo.

La selección incorrecta de viales puede causar problemas como la degradación de las sustancias objetivo, la adsorción de contaminantes y blancos sesgados, lo que puede afectar la precisión de los resultados de las pruebas o incluso provocar la anulación de datos. Por lo tanto, la selección científica y razonable de viales de muestra en el monitoreo ambiental no solo está relacionada con la calidad del análisis, sino también con el cumplimiento normativo y la toma de decisiones ambientales científicas.

Guía de selección de viales: cómo elegir según el tipo de muestra y las necesidades analíticas

Frente a una gran variedad de viales de recolección de muestras, cómo hacer una elección eficiente y científica en el trabajo práctico es un problema común para los experimentalistas.

1. Las propiedades de la muestra determinan la elección estructural del material preliminar.

• Propiedades de la propia muestraSi la muestra es altamente volátil, se recomienda usar una botella de vidrio con un excelente tapón de sellado y una junta de PTFE para minimizar la pérdida de componentes. Ante muestras muy corrosivas, se recomienda usar botellas de vidrio de borosilicato resistentes a productos químicos, o polietileno de alta densidad, plásticos fluorados y otros materiales especiales conocidos como botellas. Además, para muestras biológicamente activas ricas en ácidos nucleicos, proteínas o microorganismos, se deben usar viales sin enzimas y tratados asépticamente, y se prefieren materiales inertes o de baja adsorción para evitar la degradación de la muestra o la adsorción inespecífica.
• Tipo y compatibilidad de equipos analíticosEl sistema de muestreo automático debe garantizar que el tamaño del vial, la precisión de la boca del frasco, el grosor de la junta, etc., cumplan con las especificaciones estándar del fabricante del instrumento. Generalmente, se utiliza un frasco de vidrio estandarizado de 2 ml con tapón de rosca para asegurar una extracción firme de la aguja de inyección y evitar obstrucciones o fugas. Para el muestreo o la dispensación manual, se prefiere un vial más flexible.
• Condiciones de almacenamiento de la muestraLas condiciones de almacenamiento de la muestra influyen directamente en la elección del material y la estructura del cierre del vial. La mayoría de los viales de vidrio o polipropileno son adecuados para muestras que suelen refrigerarse durante periodos cortos. Si las muestras deben almacenarse a baja temperatura (-20 °C o -80 °C), se deben utilizar tubos de congelación especiales, fabricados en PP resistente a bajas temperaturas y con una junta tórica antifugas. Si las muestras se almacenan en nitrógeno líquido durante un periodo prolongado, se deben utilizar viales especiales para nitrógeno líquido y tapones con rosca interna o con un sellado reforzado para evitar la congelación y la rotura de los viales. Además, para materiales fotosensibles, se deben utilizar viales marrones u opacos o equipados con dispositivos de almacenamiento a prueba de luz.
• Equilibrio entre costos y tamaño del experimentoPara experimentos de alto rendimiento o laboratorios de enseñanza, se pueden optar por viales de plástico asequibles para reducir los costos de consumo. Para análisis de precisión o la manipulación de muestras de alto valor, es fundamental priorizar la limpieza de las botellas, la inercia del material y el buen sellado, lo que puede ayudar a garantizar la precisión de los datos incluso a un costo ligeramente superior. Además, al crear bibliotecas de muestras o gestionar proyectos a largo plazo, es importante priorizar viales de alta calidad con código de barras, resistentes a la congelación y a la contaminación para mejorar el seguimiento de las muestras y la eficiencia de la gestión de datos.

En conjunto, el vial de muestra, aunque pequeño, es un vínculo importante entre el diseño experimental, la calidad de la muestra y los resultados analíticos. Mediante la consideración sistemática de las características de la muestra, el equipo experimental, los métodos de almacenamiento y el presupuesto, la fuente de calor experimental puede seleccionar de forma más científica el vial de recolección de muestras más adecuado, sentando una base sólida para todo el proceso de investigación.

Tendencias futuras y direcciones innovadoras

Con el desarrollo de la automatización de la investigación científica y el concepto de experimento ecológico, los viales de recolección de muestras están evolucionando en la dirección de mantenerse al día con la diversión y la protección del medio ambiente.

Por un lado, los laboratorios de alto rendimiento exigen cada vez más velocidad y densidad en el procesamiento de muestras, lo que impulsa la miniaturización y modularización de los viales. Los viales de tamaño micro se están generalizando y, al utilizarse con sistemas automatizados, no solo ahorran espacio y reactivos, sino que también mejoran la eficiencia operativa, adaptándose a las exigencias de velocidad y precisión de los experimentos modernos.

Por otro lado, la investigación y el desarrollo de materiales respetuosos con el medio ambiente también se han convertido en el foco de atención de la industria. Para reducir el impacto ambiental de los plásticos desechables, cada vez más viales utilizan materiales biodegradables o de origen biológico. Al mismo tiempo, el proceso de envasado y producción tiende a simplificarse y a ser más ecológico, en línea con la tendencia de la construcción sostenible de laboratorios.

En el futuro, los viales no sólo serán consumibles, sino también una parte clave del desarrollo inteligente y sostenible de los laboratorios.