داستان ابداع میکروپپیت از نسخه های اولیه آن در سال ۱۹۳۰ تا نسخه های کنونی، حدود یک سده را پشت سر گذاشته است که به نوبه خود داستان جالبی می باشد. در دهه ۱۹۳۰، کار در آزمایشگاه کارلسبرگ در دانمارک، آرزوی بسیاری از بیوشیمی دانان بود. در آن زمان، روش کجلدال که قبلا در کارلسبرگ توسعه یافته بود، روشی برای مطالعه کمی پروتئین ها بود. برای اینکار محققان یک لوله شیشه ای ظریف را روی شعله گاز گرم می کردند و برای ایجاد یک لوله مویین کشیده آن را می کشیدند. میزان انقباض این لوله نسبت به طول آن، حجم لوله مویین را تعیین می کرد. ساخت و کالیبراسیون این نوع لوله ها که در واقع نسخه اولیه میکروپپیت ها بودند، برای بیوشیمی‌دانان یکی از مراحل پیشرفت مهم آنها در آزمایشگاه بود.
در آن زمان هر محققی در آزمایشگاه ست پیپت مخصوص به خود را داشت. یک پیپت خوب ابزاری گرانبها بود که در یک قفسه چوبی شیاردار نگهداری می شد. این پیپت‌های انقباضی یا به اصطلاح پیپت های کارلسبرگ به استانداردی در هر آزمایشگاه بیوشیمی تبدیل شده بودند که در اندازه‌های ۰.۰۰۱ تا ۵۰۰ میلی‌لیتر موجود بودند. به دلیل سختی ساخت و کالیبراسیون این پیپت ها، شکستن آنها کابوسی برای محققین بود و جدای از خطرات مرتبط با پیپت کردن از طریق دهان، تمیز نگهداشتن آنها نیز بسیار مهم بود.
در سال ۱۹۵۷، یک پزشک ۳۲ ساله، بنام هاینریش اشنیتگر (Heinrich Schnitger)، به گروه تحقیقاتی بیوشیمیدان Theodor Bücher در دانشگاه ماربورگ پیوست. او که پسر یک مخترع بود، در جنگ جهانی دوم خدمت کرده بود، اما به دلیل بیماری سل از کار افتاده بود. پس از جنگ، او در رشته پزشکی مشغول به تحصیل شد و مدتی بعد دستگاهی برای اندازه گیری انعقاد خون اختراع کرد که مجوز آن را به شرکت کوچک آمریکایی بکتون-دیکینسون اعطا کرد. وی با پیوستن به گروه بوچر، مأمور شد تا روی کروماتوگرافی تبادل آنیونی کار کند و در عرض چند هفته، جریان گرانشی آهسته را با یک سیستم پمپاژ هوشمند جایگزین کرد که در آن محیط خورنده اسید فرمیک، تا زمانی که به ستون برسد، به طور کامل در لوله پلاستیکی خنثی قرار داشت. در انجام این کار وی مجبور بود از میکروپیپت‌های مخوف کارلسبرگ استفاده کند. ولی بعد از مدتی ناپدید شد و تا مدتی کسی از وی خبر نداشت، تا جایی که رییس وی تصمیم به اخراج اش گرفت.
اما زمانی که اشنیتگر بازگشت، ابزار جدیدی را به همکارانش معرفی کرد: یک سرنگ توبرکولین با حجم کوچک که مجهز به فنر و مکانیسم توقف انتهایی بود. فشار دادن پیستون و رها کردن آن باعث می‌شد حجم خاصی از مایع کشیده شود. برای جلوگیری از تماس اسید فرمیک با فلز، اشنیتگر یک محفظه هوا در زیر پیستون گذاشت و مقداری لوله پلی اتیلن را به یک نوک قابل اتصال تبدیل کرد. فشار دادن مجدد پیستون باعث خروج مایع می شد. در عرض چند روز، همه همکاران وی، دستگاه ابداعی اشنیتگر را نه فقط برای کروماتوگرافی، بلکه برای تقریباً هر آزمایشی در آزمایشگاه سفارش دادند.
بوچر با درک اهمیت این اختراع، به اشنیتگر اجازه داد تا کار بر روی آن را ادامه دهد و شنیتگر به زودی یک نمونه اولیه مناسب با یک ویژگی اضافی طراحی کرد، افزودن فنر دوم که به کاربر اجازه می داد تا آخرین قطره مایع را نیز خارج کند. حق اختراع اشنیتگر بلافاصله توسط شرکت Eppendorf مستقر در هامبورگ، خریداری و این کمپانی، تولید تجاری آن را در سال ۱۹۶۱ آغاز کرد. چند سال بعد از این اختراع در سال ۱۹۶۴، شنیتگر در دریاچه باواریا غرق شد، اما اختراع وی زمینه تحول بزرگی در زمینه تولید ابزارهای پیپتینگ گردید.
مدتی بعد، سرسمپلرهای پلی پروپیلن یکبار مصرف نیز برای استفاده با این میکروپیپت ها توسط شرکت اپندورف تولید شد. این میکروپیپت های دستی بسرعت در همه جا مورد استفاده قرار گرفت و پیشرفت های قابل توجهی را در دقت و استانداردسازی در مقایسه با نسخه های قبلی نشان داد.
در سال ۱۹۷۲، Warren Gilson در دانشگاه ویسکانسین- مادیسون، این فناوری را به روز کرد تا امکان کنترل حجم را نیز فراهم کند. با وجود اینکه اولین نسخه برای جا گرفتن در دست تا حد کافی کوچک بود، اما هنوز ابزاری راحت برای استفاده نبود و برای جای گرفتن در دست سهولت کافی را نداشت. سرانجام Bob Gilson پسر Warren Gilson با شکل دادن به نمونه ی اولیه، ابزار مناسبی را برای استفاده دقیق تر و راحت تر تولید کرد.
با گذشت زمان و بر اساس نیازمندی ها، توسعه های زیادی بر روی نسخه های اولیه میکروپیپیت های پیستونی صورت گرفت و هم اکنون این میکروپیپت ها به صورت گسترده در بازار با برندهای مختلف موجود هستند و آزمایشگاههای مختلف دارای انواع مختلفی از انواع میکروپیپت های مکانیکی هستند.
پیشرفتهای صورت گرفته در فنآوری پیپتینگ ناشی از افزایش توان آزمایشگاهی و نیاز به دقت و سرعت بیشتر، شرکت ها را بر آن داشت تا نسل جدید میکروپیپت های الکترونیکی را به بازار معرفی کنند. میکروپیپت های الکترونیکی دارای صفحه نمایش و موتور برای تنظیم دقیق میزان برداشت و تخلیه محلول هستند و اغلب قابل برنامه ریزی هستند، امکان ذخیره و اصلاح پروتکل ها، صرفه جویی در سرسمپلر و کارایی بیشتر در آزمایشات را فراهم می کنند.
بیش از ۴ دهه است که میکروپیپت های مکانیکی در دسترس هستند و جز ابزارهای محبوب برای انتقال حجم های میکرولیتری در آزمایشگاه های بالینی و تحقیقاتی می باشند. این میکروپیپت ها، دقیق، دارای وزن کم و ساده هستند. با اینکه میکروپیپت های الکترونیکی در طی ۲۵ سال گذشته تولید شده اند، هنوز محبوبیت میکروپیپت های مکانیکی را کسب نکرده اند. دلیل این امر آن است که میکروپیپت های الکترونیکی هنوز به سطح سادگی راحتی کار و ارگونومی میکروپیپت های مکانیکی نرسیده اند. این میکروپیپت ها نسبت به میکروپیپت های مکانیکی اکثرا دارای اندازه و وزن بزرگتری می باشند. همچنین برنامه ریزی و کاربرد میکروپیپت های الکترونیکی دشوار بوده و قیمت آنها نسبت به میکروپیپت های مکانیکی بسیار بالاتر است.
منابع
Andrea Sella, (2014, September 25). Schnitger’s pipette. https://www.chemistryworld.com/opinion/schnitgers-pipette/7789.article
Brandoch Cook, (2019, November 10). https://www.labmanager.com/product-focus/benefits-of-electronic-pipettes-533
برای مطالعه تاریخچه پیپت و پییپت پرکن اینجا کلیک کنید.
کارشناسی ارشد ژنتیک انسانی و علاقمند به نویسندگی و ترجمه در حوزه علوم آزمایشگاهی، ژنتیک، علوم سلولی-مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی. مترجم زبان انگلیسی از سال ۱۳۹۰