Sono passati 60 anni da quando Eppendorf ha lanciato sul mercato internazionale la prima pipetta a pistone. Quale modo migliore di celebrare questo anniversario se non immergendosi nei libri di storia per scoprire dove tutto è iniziato?
Date un'occhiata in qualunque laboratorio di ricerca, industriale od ospedaliero e difficilmente non troverete una miriade di pipette. Questi strumenti apparentemente innocui abbelliscono praticamente qualunque banco. Sono essenziali per quasi tutti i protocolli di laboratorio e sono di vitale importanza nelle bioscienze e nella biotecnologia moderne. Il mondo scientifico le considera indispensabili ormai da tempo, ma se non fosse stato per Eppendorf che ha dato inizio all'era del pipettaggio preciso e accurato, saremmo ancora qui a utilizzare le pipette a bocca?
Andando indietro nel tempo fino al XVIII secolo, troviamo i primi precursori dell'odierna pipetta ovvero il bertollimetro e l'alcalimetro, entrambi sviluppati dal chimico, farmacista e inventore francese Francois Descroizilles1. Più tardi, Joseph-Louis Gay Lussac apportò lievi modifiche a questi primi design e nel 1824 coniò il termine "pipetta"1; tuttavia, è solo negli anni Cinquanta che le pipette iniziano davvero ad assomigliare a quelle che conosciamo oggi.
Considerato da tutti l'originale architetto della micropipetta, Heinrich Schnitger si unisce nel 1957 ad un team di ricerca presso l'Istituto di Chimica Fisiologica dell'Università di Marburg, dove presto prova frustrazione per l'inadeguatezza del pipettaggio a bocca2, una tecnica in cui l'utente aspira liquidi per bocca in tubi di vetro sottili. Non solo queste pipette venivano pulite regolarmente con sostanze chimiche pericolose come l'acido solforico, ma rapporti aneddotici associavano il pipettaggio a bocca all'ingestione di sostanze pericolose, inclusa una coltura di tifo3 e persino plutonio4. Dopo essere scomparso per pochi giorni dal laboratorio, Schnitger tornò con uno strumento costruito da lui capace di dosare volumi di microlitri. Lo strumento, oggi comunemente chiamato pipetta "Marburg", era costituito da una siringa da tubercolina riadattata, dotata di un pistone a molla che veniva arrestato durante la corsa ascendente per determinare il volume. Oltre a sostituire l'ago della siringa con un puntale in polietilene, Schnitger progettò lo strumento in modo tale che un cuscino d'aria separasse il liquido dal pistone della siringa, confinandolo così al puntale in polietilene2.
Ma il ruolo di Schnitger nella storia della micropipetta non finisce qui. Il suo supervisore presso l'Università di Marburg si rese presto conto dell'importanza dell'invenzione di Schnitger e, in cambio, lo liberò dai suoi obblighi di ricerca incoraggiandolo a proseguire il lavoro sulla sua innovazione. In seguito all'introduzione di una seconda molla coassiale, che permetteva all'utente di espellere fino all'ultima goccia di liquido, unitamente ad alcune altre piccole modifiche, il 3 maggio 1957 Schnitger deposita una domanda di brevetto in Germania. Dopo quasi quattro anni, il 24 aprile 1961, la sua domanda viene finalmente accolta. Questa non descriveva solo tutte le caratteristiche fondamentali della moderna pipetta, ma forniva anche idee su come ridurre gli errori dovuti a effetti della temperatura ambiente e una descrizione della meccanica necessaria per il pipettaggio di volumi variabili2.
Eppendorf fu la prima azienda a riconoscere l'importanza dell'invenzione di Schnitger e il suo ingegnere interno, Wilhelm Bergmann, continuò a investire nell'ulteriore sviluppo di questa. Fra le modifiche apportate da Bergmann vi sono nuove forme per una migliore maneggevolezza e la sostituzione del Teflon con il polipropilene (PEP) per i puntali. Il suo lavoro culminò nella prima pipetta a pistone commerciale, lanciata da Eppendorf nel 1961. Bergmann non giocò un ruolo centrale solo portando la pipetta a pistone sul mercato, ma a lui è attribuita anche la progettazione della prima provetta monouso di successo per la manipolazione di volumi di microlitri (la "Eppi®").
Insieme alla pipetta a pistone, alla centrifuga per microlitri e al termomiscelatore, queste provette monouso crearono il sistema a microlitri di Eppendorf, un set di strumenti rivoluzionario in molte discipline scientifiche. Purtroppo, pochi anni dopo il lancio da parte di Eppendorf della sua invenzione sul mercato, Schnitger annegò in un lago della Baviera nel 19642. Tuttavia, la sua eredità e la sua propensione all'innovazione continuano a vivere attraverso Eppendorf. Il costante investimento nello sviluppo della pipetta a pistone ci porta nel 1976 alla pipetta Eppendorf Comforpette 4700. Comforpette 4700 è stata la prima pipetta dotata di espulsione automatica del puntale, eliminando così il bisogno del contatto diretto tra la mano e il puntale usato, un meccanismo particolarmente importante quando si lavora con liquidi pericolosi.
La continua diffusione globale delle pipette porta alla luce nuove sfide e ispira nuovi design. Ad esempio, la pipetta originale si basava sul principio del cuscino d'aria e, sebbene estremamente accurata per la maggior parte delle applicazioni, poteva essere influenzata dalla temperatura e dalla pressione atmosferica, così come dalla viscosità, dalla volatilità e dalla tensione superficiale della soluzione. Di conseguenza, vengono progettati apparecchi a spostamento positivo. Diversamente dalle pipette a cuscino d'aria, gli apparecchi a spostamento positivo non integrano il pistone all'interno della pipetta. Al contrario, il pistone diventa una parte dei puntali monouso specializzati ed è a contatto diretto con il liquido.
L'assenza di un cuscino d'aria nelle pipette a spostamento positivo fa sì che le proprietà del liquido non interferiscano con l'accuratezza, rendendole così ideali per lavorare con liquidi difficili. Il sistema Multipette®/Combitips®, rilasciato per la prima volta da Eppendorf nel 1978, funziona in base al principio dello spostamento positivo. Si tratta del primo apparecchio che consente all'utente di riempire il puntale una volta e di eseguire erogazioni multiple; questo è tutt'oggi un elemento chiave per una manipolazione dei liquidi efficiente e per molti laboratori che lavorano con piastre o serie di provette. Gli attuali modelli Multipette/Repeater sono gli apparecchi a spostamento positivo più importanti della gamma Eppendorf; questi mantengono la qualità dei loro predecessori combinandola con le ultime innovazioni nella tecnologia delle pipette.
Sono passati ben 60 anni da quando Eppendorf ha lanciato la prima pipetta a pistone commerciale, uno strumento che fondamentalmente ha rivoluzionato la scienza. Questo momento cruciale significa che il DNA di Eppendorf è radicato in tutte le pipette prodotte da allora. Ma la storia non finisce qui. L'impegno di Eppendorf nel fornire le migliori soluzioni per la manipolazione dei liquidi prosegue dando vita a design innovativi, che rendono il laboratorio ancora più efficiente, sicuro e, in generale, un luogo migliore in cui stare!
Riferimenti
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.
