Resulta difícil echar un vistazo en cualquier laboratorio de investigación, industrial u hospitalario y no encontrar multitud de pipetas. Estos dispositivos de aspecto inofensivo adornan casi todas las mesas de trabajo. Son esenciales para la gran mayoría de los protocolos de laboratorio y tienen una importancia crucial en la biociencia y la biotecnología modernas. Han sido instrumentos necesarios para el mundo científico desde hace mucho tiempo, pero de no haber sido porque Eppendorf inauguró la era del pipeteo exacto y preciso, ¿podríamos seguir pipeteando con la boca?
Si retrocedemos en el tiempo hasta el siglo XVIII podemos encontrar los primeros precursores de la pipeta actual: el berthollímetro y el alcalímetro, desarrollados por el químico, farmacéutico e inventor francés Francois Descroizilles1. Más tarde, Joseph-Louis Gay Lussac introdujo algunas ligeras modificaciones en estos primeros diseños y acuñó el término pipeta en 18241. Sin embargo, no fue hasta la década los 50 cuando las pipetas comenzaron a parecerse realmente a las que conocemos hoy en día.
Considerado universalmente como el arquitecto original de la micropipeta, Heinrich Schnitger se incorporó en 1957 a un equipo de investigación del Instituto de Química Fisiológica de la Universidad de Marburgo, donde pronto se sintió frustrado por las deficiencias del pipeteo con la boca2, una técnica en la que el usuario succionaba líquidos con la boca en finos tubos de vidrio. Estas pipetas no solo se limpiaban rutinariamente con productos químicos peligrosos, como el ácido sulfúrico, sino que existen informes anecdóticos que relacionan el pipeteo bucal con la ingestión de sustancias nocivas, como un cultivo de tifus3 e incluso plutonio4. Tras ausentarse del laboratorio durante un período muy breve –apenas unos días–, Schnitger regresó con una herramienta construida por él mismo capaz de alicuotar volúmenes de microlitros.
La herramienta, ahora conocida ampliamente como la pipeta «Marburg», consistía en una jeringa de tuberculina readaptada y equipada con un muelle en el pistón que se encontraba con un tope ascendente para determinar el volumen. Además de sustituir la aguja de la jeringa por una punta de polietileno, Schnitger diseñó la herramienta de forma que un amortiguador de aire separara el líquido del pistón de la jeringa, confinando el fluido en la punta de plástico2.
Pero el papel de Schnitger en la historia de la micropipeta no acabó allí. Su supervisor en la Universidad de Marburgo no tardó en darse cuenta de la importancia del invento de Schnitger y decidió relevarlo de sus tareas de investigación animándolo a proseguir con su innovación. Tras la introducción de un segundo muelle coaxial – que permitía al usuario expulsar hasta la última gota de líquido–, junto con algunas otras modificaciones menores, Schnitger solicitó una patente en Alemania el 3 de mayo de 1957. Casi cuatro años después, el 24 abril de 1961, su solicitud de patente fue finalmente concedida. En ella no solo se describen todas las características esenciales de la pipeta moderna, sino también ideas sobre cómo reducir los errores derivados de los efectos de la temperatura ambiente y un esbozo de la mecánica requerida para el pipeteo de volúmenes variables2.
Eppendorf fue la primera empresa en reconocer la importancia del invento de Schnitger y su ingeniero interno, Wilhelm Bergmann, continuó dedicándose a su perfeccionamiento. Entre los cambios de Bergmann figuraban modificaciones en la forma para mejorar la manipulación y la sustitución del teflón por polipropileno (PEP) para las puntas. El resultado de este trabajo fue la primera pipeta comercial de pistón, lanzada por Eppendorf en 1961. Bergmann no solo desempeñó un papel fundamental en la introducción de la pipeta de pistón en el mercado, sino que también se le atribuye el diseño del primer tubo desechable para la manipulación de volúmenes de microlitros (el «Eppi ®»).
Junto con la pipeta de pistón, la centrífuga de microlitros y el termomezclador, estos tubos desechables formaron el sistema de microlitros de Eppendorf, un conjunto de herramientas revolucionario en muchas disciplinas científicas. Lamentablemente, solo algunos años después de que Eppendorf comercializara su invento, Schnitger murió ahogado en un lago bávaro en 19642. Sin embargo, su legado y su espíritu innovador continúan vivos a través de Eppendorf, que siguió invirtiendo en el desarrollo de la pipeta de pistón y en 1976 presentó la pipeta Eppendorf Comforpette 4700. La Comforpette 4700 fue la primera pipeta que introdujo la expulsión automática de la punta, haciendo innecesario el contacto directo entre la mano y la punta usada. Este mecanismo es especialmente importante cuando se trabaja con líquidos peligrosos.
La continua propagación mundial de las pipetas fue dejando al descubierto nuevos desafíos e inspiró nuevos diseños. Por ejemplo, la pipeta original se basaba en el principio de cámara de aire y, a pesar de ser muy precisa para la mayoría de las aplicaciones, puede verse afectada por la temperatura y la presión atmosférica, así como por la viscosidad, la volatilidad y la tensión superficial de la solución. Por consiguiente, se diseñaron instrumentos de desplazamiento positivo. A diferencia de las pipetas de cámara de aire, los instrumentos de desplazamiento positivo no integran el pistón dentro de la pipeta. En este caso, el pistón forma parte de las puntas desechables especiales y está en contacto directo con el líquido.
La ausencia de un amortiguador de aire en las pipetas de desplazamiento positivo garantiza que las propiedades de los líquidos no afecten la precisión, lo cual las convierte en la opción perfecta para trabajar con líquidos difíciles. El sistema Multipette®/Combitips®, lanzado por primera vez por Eppendorf en 1978, funciona según el principio de desplazamiento positivo. Fue el primer instrumento que permitió al usuario llenar la punta una vez y dispensar varias veces, y continúa siendo un elemento esencial para la manipulación eficiente de líquidos y un instrumento primordial en muchos laboratorios que trabajan con placas o series de tubos. Los modelos actuales de Multipette/Repeater son los dispositivos de desplazamiento positivo más importantes de la gama Eppendorf, pues conservan la calidad de sus predecesores a la vez que integran las últimas innovaciones en tecnología de pipetas.
Han pasado 60 años increíbles desde que Eppendorf lanzara la primera pipeta comercial de pistón, una herramienta que ha revolucionado radicalmente el mundo científico. Ese momento crucial implica que el ADN de Eppendorf está arraigado en todas las pipetas fabricadas desde entonces. Sin embargo, la historia no termina aquí. El compromiso de Eppendorf de proporcionar las mejores soluciones de manipulación de líquidos sigue arrojando diseños innovadores que hacen del laboratorio un lugar cada vez más eficiente, más seguro y, en general, mejor.
Referencias
1. Origins of the Pipette: Why Today’s Scientists Don’t Need to Use Their Mouths – The Incubator. http://incubator.rockefeller.edu/origins-of-the-pipette-why-todays-scientists-dont-need-to-use-their-mouths/.
2. Klingenberg, M. When a common problem meets an ingenious mind. EMBO Reports vol. 6 797–800 (2005).
3. Phillips, G. B. & Bailey, S. P. Hazards of Mouth Pipetting * 1190.
4. Lawrence Bartell’s Interview | Manhattan Project Voices. https://www.manhattanprojectvoices.org/oral-histories/lawrence-bartells-interview.
