THỦY TINH hay NHỰA: Lựa chọn như thế nào?

Có thể một trong những điều khiến bạn bối rối khi bắt đầu bước vào phòng thí nghiệm đó chính là việc xác định đúng các loại ống nghiệm (test tube) khác nhau được dùng cho những thử nghiệm chuyên biệt. Từ các phản ứng hóa lý, đến nuôi cấy tế bào hay chạy các phản ứng PCR, và còn các bước lưu trữ mẫu trong các tủ lạnh, tủ âm đến tủ âm sâu hay bình nitrogen lỏng... có khi thì dùng ống nhựa, khi lại được lưu ý kỹ bắt buộc dùng ống thủy tinh. Liệu có phải đơn giản chỉ dựa trên giá thành hay yếu tố hàng nhựa khó vỡ khi va chạm hơn hàng thủy tinh để lựa chọn là đúng ở tất cả các tình huống? 

Hãy cùng phân tích nhé!

Tác Động Của Hóa Chất Lên Thủy Tinh Và Nhựa

Khi có những tương tác nhất định, các hóa chất có thể ảnh hưởng lên khối lượng, độ chắc, màu sắc, kích thước, độ linh hoạt và hoạt động bề mặt của các dụng cụ phòng thí nghiệm. Có thể kể đến các tương tác sau:

(1) hóa chất tác động lên chuỗi polymer dẫn đến sự suy giảm tính chất vật lý bao gồm phản ứng oxi hóa, phản ứng của các nhóm chức trên chuỗi polymer hoặc sự phân hủy polymer.

(2) thay đổi tính chất vật lý từ việc ngấm các dung môi dẫn tới sự mềm ra hoặc chảy/nở vật liệu nhựa; sự thẩm thấu của dung môi qua vật liệu nhựa hoặc sự hòa tan trong dung môi.

(3) sự gãy vỡ do tác động từ bên trong hoặc bên ngoài dụng cụ.

Bên cạnh đó, các yếu tố khác có thể cùng tác động ảnh hưởng đến khả năng kháng hóa chất của nhựa và thủy tinh bao gồm:

• Nhiệt độ
• Áp suất
• Lực tác động từ bên trong hoặc bên ngoài (như lực ly tâm)
• Thời gian tiếp xúc và nồng độ hóa chất
• Nhiệt độ tăng thì khả năng chống chịu giảm

Đặc Tính Của Thủy Tinh

Phân loại USP

Thủy tinh borosilicate USP loại I (thủy tinh trung tính) là loại thủy tinh phù hợp nhất hiện có để làm vật chứa do ít phản ứng với vật chất bên trong nhất. Nó có thể được sử dụng cho tất cả các ứng dụng và thường được dùng để đóng gói nước cất pha tiêm, các sản phẩm đệm trung tính UN, hóa chất, mẫu thử nghiệm nhạy cảm và các mẫu cần khử trùng. Tất cả các dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm nói chung đều là thủy tinh borosilicat loại I.

Trong hầu hết các trường hợp, thủy tinh USP loại I được sử dụng để đóng gói các sản phẩm có tính kiềm hoặc sẽ trở nên kiềm trước ngày hết hạn. Cần thận trọng khi lựa chọn vật chứa cho các ứng dụng có độ pH rất thấp hoặc rất cao, vì ngay cả thủy tinh loại I cũng có thể bị ăn mòn trong một số điều kiện nhất định. Mặc dù thủy tinh borosilicat loại I có sự thay đổi pH ít nhất so với bất kỳ loại thủy tinh nào khác, nhưng vẫn nhạy cảm với một số sản phẩm nhất định.

Thủy tinh soda-lime khử kiềm USP loại II có hàm lượng natri hydroxide và canxi oxide cao hơn. Khả năng chống thôi nhiễm của nó kém hơn loại I nhưng tốt hơn loại III. Nó có thể được sử dụng cho các sản phẩm duy trì độ pH dưới 7 trong suốt thời hạn sử dụng.

Thủy tinh soda-lime USP loại III được chấp nhận khi dùng làm bao bì một số loại bột khô sau đó được hòa tan để tạo dung dịch hoặc dung dịch đệm. Nó cũng thích hợp để đóng gói các công thức dạng lỏng không nhạy cảm với kiềm. Thủy tinh loại III không nên được sử dụng cho các sản phẩm cần tiệt trùng bằng nồi hấp, nhưng có thể được sử dụng trong tiệt trùng bằng nhiệt khô.

Thủy tinh soda-lime USP loại NP là loại thủy tinh đa dụng và dùng cho các ứng dụng không dùng để tiêm, nơi độ bền hóa học và không chịu sốc nhiệt. Các loại chai đựng này thường được sử dụng làm lọ chứa viên nang, viên nén và các sản phẩm bôi ngoài da.

Những yếu tố khác ngoài phân loại USP

    Các bước của quy trình chiết rót vào vật chứa là rất quan trọng. Nếu yêu cầu độ giãn nở nhiệt thấp hơn, có một số lựa chọn khả thi. Một vật chứa làm từ thủy tinh thổi ống với thành mỏng và đồng nhất hơn sẽ chịu được sốc nhiệt tốt hơn so với vật chứa bằng thủy tinh đúc khuôn trong cùng phạm vi giãn nở. Thiết kế vật lý của vật chứa cũng đóng một vai trò trong khả năng chịu sốc nhiệt và cơ học của nó. Thường cần phải có sự thỏa hiệp giữa khả năng chịu sốc cơ học cao và khả năng chịu sốc nhiệt cao.

Sự nhạy sáng: Nếu vật chất được đóng gói bên trong nhạy sáng, phải dùng thủy tinh nâu.

    Nếu vật chất bên trong nhạy cảm với sự hiện diện của một ion cụ thể, thành phần thủy tinh cần được xem xét. Ví dụ, một vật chứa thủy tinh đã qua bước làm sạch trước để lấy mẫu môi trường và được sử dụng để kiểm tra các ion kim loại, thì việc đo nồng độ thấp của các kim loại như natri hoặc canxi sẽ không khả thi vì các ion này nằm trong thủy tinh và cuối cùng sẽ giải phóng trở lại lên bề mặt.

Sự tương tác giữa thủy tinh và dung dịch vô cùng phức tạp. Cần phải xem xét đến khả năng chống ăn mòn, chống chiết xuất và chống hóa chất.

Thủy Tinh Và Nhựa: Điểm Khác Biệt Chính Là Gì?

    Ống nghiệm nhựa thường được làm từ polyetylen (PE), polypropylen (PP) hoặc polystyren (PS). Chúng có khả năng chịu va đập tốt hơn thủy tinh, nhẹ và ít bị vỡ hơn. Các ống ly tâm nhựa (centrifuge tube) hiện đại được thiết kế để chịu được lực ly tâm tốc độ cao, có khả năng chịu được lực lên đến 12.000 × g như Polypropylene (PP) hay hơn 200.000 x g (siêu ly tâm) với các loại ống Polycarbonate (PC) và Cellulose propinate. Tính linh hoạt và khả năng chống vỡ của chúng giúp tăng cường an toàn trong các thao tác tốc độ cao. Trong khi đó, mặc dù phù hợp với nhiều ứng dụng, ống thủy tinh có thể không chịu được lực ly tâm cao nhất và tiềm ẩn nguy cơ vỡ dưới tác động của lực, do đó cần sử dụng thiết bị bảo hộ và cân bằng cẩn thận.

    Vật liệu polypropylene (PP) cũng tạo ưu thế cho các sản phẩm ống PCR (PCR tube). PP có điểm nóng chảy trong khoảng từ 160–170°C và duy trì kết cấu ổn định tốt với nhiệt độ dưới 100°C đồng thời do kết cấu polyme không phân cực, thôi nhiễm vật liệu thấp, bề mặt không bám dính chuyên biệt với DNA, RNA và protein nên hạn chế thất thoát DNA mẫu hay bất hoạt enzyme. Phản ứng PCR cũng đòi hỏi ống phản ứng phải có thành mỏng, chịu được tác động đè nén và tối thiểu biến dạng khi thay đổi nhiệt độ đột ngột, vì thế nhựa PP đáp ứng được tất cả các yêu cầu để tạo ra được ống PCR với kích thước và thể tích nhỏ 100-200 μL chứa trọn vẹn các thành phần cho một phản ứng chìa khóa trong lĩnh vực sinh học phân tử. 

    Nhựa Polycarbonate (PC) có độ trong suốt cao, khoảng nhiệt chịu được là -40°C đến 120°C hẹp hơn hơn nhựa PP (-80°C đến 120°C). So với nhựa PP, nhựa PC phù hợp với những ứng dụng cần quan sát cảm quan cao hoặc cần ly tâm tốc độ cao, tuy nhiên lại chống chịu hóa chất kém và giá thành cao hơn nhựa PP.

    Một ứng dụng quan trọng đó chính là ưu thế của vật liệu nhựa khi thực hiện lưu trữ mẫu ở nhiệt độ âm sâu (-80°C) và trữ trong bình nitrogen lỏng (-196°C). Nếu như chỉ có thể dùng thủy tinh borosicate loại 1 với ưu điểm vượt trội là trơ với hóa chất cho ứng dụng này thì vật liệu nhựa lại cho thấy những ưu điểm nổi bật cả về công năng lẫn độ an toàn và giá thành:

Ống nghiệm bằng nhựa thường có giá cả phải chăng hơn và được bán với số lượng lớn, thích hợp cho việc bảo quản mẫu, ly tâm và các ứng dụng dùng một lần. 

     Mặc dù tiện lợi, vật liệu nhựa có thể phản ứng với một số dung môi nhất định, có khả năng dẫn đến việc chất làm dẻo bị thôi vào mẫu hoặc làm biến dạng ống. Điều này khiến chúng ít được chọn hơn thủy tinh khi dùng với các dung môi hữu cơ mạnh. Nhiều loại nhựa có thể chịu được nhiệt độ vừa phải nhưng có thể bị biến dạng ở nhiệt độ cao. Không phải tất cả các ống nhựa đều có thể tiệt trùng bằng nồi hấp, và việc tiệt trùng nhiều lần có thể làm giảm độ trong suốt và độ bền cơ học của chúng. Vì vậy, trước khi chọn ống nghiệm cho thử nghiệm của mình cần phải lưu ý về tính chất vật liệu, giới hạn chịu nhiệt, chịu hóa chất cũng như độ bền khi có lực tác động từ bên ngoài và bên trong.