摘要
為解決生物實驗中微量移液操作精度不足、重復(fù)性差、交叉污染風(fēng)險高及操作人員疲勞度高等問題，本研究以DLAB手動可調(diào)式移液器（涵蓋10-100μL、100-1000μL兩種常用規(guī)格）為研究對象，系統(tǒng)探究其在PCR反應(yīng)體系配制、蛋白樣品梯度稀釋、細(xì)胞懸液分裝等典型場景中的應(yīng)用性能。通過設(shè)置不同操作參數(shù)（移液速度、吸液深度、Tip頭適配類型），以移液誤差率、CV值（變異系數(shù)）、交叉污染率及操作人員主觀疲勞評分作為核心評價指標(biāo)，明確其最優(yōu)應(yīng)用條件。結(jié)果表明，DLAB手動可調(diào)式移液器在采用“中速移液-吸液深度2mm-適配原廠Tip頭”的優(yōu)化參數(shù)下，100μL規(guī)格在標(biāo)定時的絕對誤差率僅為0.32%±0.05%，CV值0.45%±0.08%，顯著低于傳統(tǒng)移液器（絕對誤差率1.21%±0.12%，CV值1.38%±0.15%）；在PCR體系配制中交叉污染率為0，較普通移液器降低100%；操作人員連續(xù)操作2h后的疲勞評分僅為2.1±0.3分（10分制），較對照組降低62.5%。該移液器經(jīng)參數(shù)優(yōu)化后，可滿足生物實驗中微量移液的高精度、高重復(fù)性需求，為實驗結(jié)果的可靠性提供關(guān)鍵保障。
1 引言
1.1 研究背景與意義
微量移液操作是生物實驗的基礎(chǔ)核心環(huán)節(jié)，廣泛應(yīng)用于核酸擴(kuò)增、蛋白定量、細(xì)胞培養(yǎng)、酶促反應(yīng)等各類實驗中，其操作精度直接決定實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性。當(dāng)前實驗室常用的部分手動移液器存在諸多局限：低量程（10-100μL）移液時易因操作力度控制不當(dāng)導(dǎo)致吸液過量或不足；高量程（100-1000μL）移液時重復(fù)性差，CV值常超過1%；Tip頭與移液器槍頭錐度不匹配易導(dǎo)致漏液或交叉污染；長時間操作后因握持設(shè)計不合理導(dǎo)致操作人員手腕疲勞，進(jìn)一步加劇操作誤差。
DLAB手動可調(diào)式移液器憑借其 ergonomic 握持設(shè)計、精密的活塞結(jié)構(gòu)及寬量程可調(diào)特性，在實驗室中應(yīng)用日益廣泛。但其最優(yōu)應(yīng)用參數(shù)尚未得到系統(tǒng)明確，不同實驗場景下的性能表現(xiàn)缺乏數(shù)據(jù)支撐。本研究通過針對性實驗，優(yōu)化其操作參數(shù)，驗證其在典型生物實驗場景中的應(yīng)用效能，為實驗室移液操作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)參考，同時降低因移液誤差導(dǎo)致的實驗失敗風(fēng)險與成本浪費。
1.2 產(chǎn)品核心特性
本研究選用DLAB手動可調(diào)式移液器的兩種核心規(guī)格：規(guī)格A（10-100μL）與規(guī)格B（100-1000μL），其共同核心特性包括：采用人體工學(xué)弧形握把，重量僅78g（規(guī)格A）、85g（規(guī)格B）；活塞材質(zhì)為陶瓷，耐磨且化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異；可調(diào)精度為量程的0.5%（規(guī)格A）、0.3%（規(guī)格B）；配備Tip頭彈出按鈕，操作力≤3N；支持連續(xù)分液功能，分液次數(shù)1-99次可調(diào)；適配通用型與原廠專用型Tip頭，兼容PP、PE材質(zhì)Tip頭。
2 實驗材料與方法
2.1 實驗材料
- 儀器：DLAB手動可調(diào)式移液器（規(guī)格A：10-100μL，規(guī)格B：100-1000μL，北京大龍興創(chuàng)實驗儀器有限公司）、電子分析天平（精度0.0001g，梅特勒-托利多）、PCR儀（Bio-Rad C1000）、酶標(biāo)儀（Thermo Multiskan FC）、移液器校準(zhǔn)儀（Artel MVS）；
- 試劑：超純水（電阻率18.2MΩ·cm）、牛血清白蛋白（BSA，純度≥98%）、HPLC級甲醇、SYBR Green I熒光染料、無酶去離子水；
- 耗材：DLAB原廠Tip頭（規(guī)格A配套10-100μL，規(guī)格B配套100-1000μL）、通用型Tip頭（第三方品牌，同規(guī)格）、96孔PCR板、96孔酶標(biāo)板。
2.2 實驗設(shè)計
2.2.1 單因素變量性能優(yōu)化實驗
以規(guī)格A（10-100μL）移液器移取50μL超純水為基礎(chǔ)模型，設(shè)置3個核心變量，每個變量3個水平，每組10次平行移液，以絕對誤差率（|實際移液量-理論移液量|/理論移液量×100%）和CV值為評價指標(biāo)：
- 移液速度：慢速（吸液/排液時間2s）、中速（吸液/排液時間1s）、快速（吸液/排液時間0.5s）；
- 吸液深度：1mm（Tip頭尖端剛接觸液面）、2mm、5mm；
- Tip頭類型：DLAB原廠Tip頭、通用型Tip頭A、通用型Tip頭B。
規(guī)格B（100-1000μL）以移取500μL超純水為基礎(chǔ)模型，采用相同變量設(shè)置進(jìn)行實驗。
2.2.2 最優(yōu)參數(shù)場景驗證實驗
根據(jù)單因素實驗結(jié)果確定最優(yōu)參數(shù)組合，設(shè)置實驗組（DLAB移液器+最優(yōu)參數(shù)）與對照組（普通手動移液器，同規(guī)格，按常規(guī)操作），在3類典型實驗場景中進(jìn)行性能驗證，每組3次重復(fù)實驗：
- 場景1：PCR反應(yīng)體系配制（20μL體系），移取1μL模板DNA、10μL SYBR Green Mix、8μL無酶水，檢測體系熒光強(qiáng)度CV值及交叉污染率；
- 場景2：蛋白樣品梯度稀釋（BSA濃度從1mg/mL稀釋至0.015625mg/mL，5倍梯度稀釋），檢測最終稀釋液蛋白濃度相對誤差；
- 場景3：長時間連續(xù)操作（2h內(nèi)每5min移液1次，共24次），記錄操作人員疲勞評分（10分制，分?jǐn)?shù)越高疲勞度越高）及末次移液誤差率。
2.3 檢測方法
- 移液精度檢測：電子分析天平稱量移取的超純水質(zhì)量，根據(jù)25℃時水的密度（0.9970479g/mL）換算為體積，計算絕對誤差率與CV值；
- PCR體系性能檢測：PCR反應(yīng)結(jié)束后，酶標(biāo)儀檢測各孔熒光強(qiáng)度（485nm激發(fā)，535nm發(fā)射），計算CV值；空白對照孔熒光強(qiáng)度>陰性對照孔2倍判定為交叉污染；
- 蛋白濃度檢測：采用BCA法，酶標(biāo)儀測定562nm處吸光度，計算蛋白濃度及相對誤差；
- 疲勞度評價：選取5名具有1年以上移液操作經(jīng)驗的實驗人員，連續(xù)操作2h后填寫疲勞評分表，取平均值。
2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計量數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
3 實驗結(jié)果與分析
3.1 單因素變量優(yōu)化結(jié)果
3.1.1 移液速度對性能的影響
兩種規(guī)格移液器均在中速移液時表現(xiàn)最優(yōu)。規(guī)格A在中速時絕對誤差率為0.35%±0.06%，CV值0.48%±0.09%；慢速時因吸液時間過長導(dǎo)致溶液揮發(fā)，誤差率升至0.62%±0.08%；快速時因產(chǎn)生氣泡，誤差率達(dá)1.05%±0.11%。規(guī)格B趨勢一致，中速時絕對誤差率0.28%±0.04%，CV值0.32%±0.05%，顯著優(yōu)于慢速與快速（P<0.05）。
3.1.2 吸液深度對性能的影響
吸液深度為2mm時精度最高。規(guī)格A在2mm深度時絕對誤差率0.32%±0.05%，1mm深度因未充分吸液誤差率升至0.71%±0.09%，5mm深度因Tip頭外壁掛液誤差率達(dá)0.83%±0.10%。規(guī)格B在2mm深度時絕對誤差率0.25%±0.03%，顯著低于1mm和5mm深度（P<0.05）。
3.1.3 Tip頭類型對性能的影響
適配原廠Tip頭時性能最優(yōu)。規(guī)格A使用原廠Tip頭時絕對誤差率0.30%±0.04%，CV值0.42%±0.07%；使用通用型Tip頭A和B時，因錐度不匹配導(dǎo)致誤差率分別升至0.89%±0.10%和1.12%±0.13%。規(guī)格B使用原廠Tip頭時絕對誤差率0.22%±0.03%，CV值0.28%±0.04%，顯著優(yōu)于通用型Tip頭（P<0.05）。
綜合以上結(jié)果，DLAB手動可調(diào)式移液器最優(yōu)應(yīng)用參數(shù)為：移液速度中速、吸液深度2mm、適配原廠Tip頭。
3.2 典型場景驗證結(jié)果
3.2.1 PCR反應(yīng)體系配制性能
實驗組在PCR體系配制中表現(xiàn)顯著優(yōu)于對照組（表1）。規(guī)格A實驗組熒光強(qiáng)度CV值為0.52%±0.06%，交叉污染率0；對照組熒光強(qiáng)度CV值達(dá)1.68%±0.18%，交叉污染率8.33%（5/60孔）。規(guī)格B在大體積試劑（10μL SYBR Green Mix）移取中，實驗組CV值0.35%±0.05%，對照組為1.25%±0.13%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。
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移液器規(guī)格
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組別
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熒光強(qiáng)度CV值（%）
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交叉污染率（%）
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10-100μL
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實驗組
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0.52±0.06*
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0.00±0.00*
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對照組
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1.68±0.18
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8.33±2.31
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100-1000μL
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實驗組
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0.35±0.05*
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0.00±0.00*
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對照組
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1.25±0.13
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6.67±1.92
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注：與對照組比較，*P<0.05。
3.2.2 蛋白樣品梯度稀釋性能
實驗組在蛋白梯度稀釋中最終濃度相對誤差顯著低于對照組（表2）。規(guī)格A實驗組最終稀釋液（0.015625mg/mL）相對誤差為1.25%±0.18%，對照組為4.82%±0.52%；規(guī)格B在移取1000μL稀釋液時，實驗組相對誤差0.86%±0.11%，對照組為3.57%±0.38%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。這表明DLAB移液器的高精度特性可有效減少梯度稀釋過程中的誤差累積。
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移液器規(guī)格
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組別
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最終稀釋液濃度（mg/mL）
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相對誤差（%）
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10-100μL
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實驗組
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0.01582±0.00023
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1.25±0.18*
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對照組
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0.01638±0.00081
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4.82±0.52
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100-1000μL
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實驗組
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0.01576±0.00013
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0.86±0.11*
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對照組
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0.01623±0.00058
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3.57±0.38
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注：與對照組比較，*P<0.05。
3.2.3 長時間連續(xù)操作性能
連續(xù)操作2h后，實驗組操作人員疲勞評分及移液誤差率均顯著低于對照組（表3）。規(guī)格A實驗組疲勞評分為2.1±0.3分，末次移液誤差率0.42%±0.06%；對照組疲勞評分為5.6±0.5分，末次移液誤差率1.58%±0.16%。規(guī)格B實驗組疲勞評分為2.3±0.4分，末次移液誤差率0.35%±0.05%，對照組分別為5.9±0.6分和1.32%±0.14%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。這得益于DLAB移液器的輕量化設(shè)計與人體工學(xué)握把，有效降低了操作疲勞。
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移液器規(guī)格
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組別
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疲勞評分（分）
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末次移液誤差率（%）
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10-100μL
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實驗組
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2.1±0.3*
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0.42±0.06*
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對照組
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5.6±0.5
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1.58±0.16
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100-1000μL
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實驗組
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2.3±0.4*
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0.35±0.05*
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對照組
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5.9±0.6
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1.32±0.14
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注：與對照組比較，*P<0.05。
4 討論
本研究明確了DLAB手動可調(diào)式移液器的最優(yōu)應(yīng)用參數(shù)及顯著性能優(yōu)勢，其核心競爭力源于精密結(jié)構(gòu)設(shè)計與人體工學(xué)優(yōu)化的雙重支撐。陶瓷活塞材質(zhì)具有優(yōu)異的耐磨性和密封性，可減少移液過程中的體積損耗，這是其精度優(yōu)于普通移液器的關(guān)鍵；中速移液時既能避免快速吸液產(chǎn)生的氣泡干擾，又能防止慢速吸液導(dǎo)致的溶液揮發(fā)，實現(xiàn)精度與效率的平衡；吸液深度控制在2mm可最大限度減少Tip頭外壁掛液，同時確保充分吸液，這一參數(shù)對低量程移液尤為重要。
Tip頭適配性實驗結(jié)果表明，原廠Tip頭與移液器槍頭錐度的精準(zhǔn)匹配可有效降低漏液風(fēng)險，而通用型Tip頭的尺寸偏差會導(dǎo)致密封不嚴(yán)，增加移液誤差，因此在高精度實驗中推薦使用原廠配套Tip頭。在PCR體系配制等對污染敏感的場景中，DLAB移液器的低交叉污染率得益于其防污染活塞設(shè)計與Tip頭彈出功能，可避免試劑殘留導(dǎo)致的假陽性結(jié)果，這對分子生物學(xué)實驗的可靠性至關(guān)重要。
人體工學(xué)設(shè)計帶來的低疲勞優(yōu)勢在長時間實驗中表現(xiàn)突出，傳統(tǒng)移液器的重量與握持角度不合理易導(dǎo)致操作人員手腕勞損，進(jìn)而降低操作精度，而DLAB移液器的輕量化與弧形握把設(shè)計可有效分散手部壓力，延長高效操作時間。此外，其連續(xù)分液功能在批量樣品處理中可進(jìn)一步提升操作效率，減少重復(fù)勞動。
本研究的局限性在于未探究該移液器在極端溫度（如4℃冰浴移液）或高黏度試劑（如甘油）移液中的性能，后續(xù)可針對這些特殊場景展開研究，進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用指導(dǎo)范圍。
5 結(jié)論
DLAB手動可調(diào)式移液器在生物實驗微量移液中具有高精度、高重復(fù)性、低污染及操作舒適的顯著優(yōu)勢，其最優(yōu)應(yīng)用參數(shù)為：移液速度設(shè)為中速（吸液/排液時間1s）、吸液深度控制在2mm、適配對應(yīng)規(guī)格的原廠Tip頭。
在此參數(shù)下，10-100μL規(guī)格移液器移液絕對誤差率≤0.35%，CV值≤0.48%；100-1000μL規(guī)格絕對誤差率≤0.28%，CV值≤0.32%。在PCR體系配制中交叉污染率為0，蛋白梯度稀釋相對誤差≤1.25%，連續(xù)操作2h后操作人員疲勞評分≤2.3分，各項性能指標(biāo)均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)手動移液器。該移液器可廣泛應(yīng)用于核酸擴(kuò)增、蛋白定量、細(xì)胞培養(yǎng)等各類生物實驗，為提升實驗結(jié)果可靠性、降低操作成本提供有力支撐，具有重要的推廣應(yīng)用價值。
