눈금 피펫(좌측 2개)과 홀 피펫(우측 2개)의 모습.
1. 개요
Pipette자연과학 실험에서 정확한 부피의 용액을 옮길 때 사용되는 기구. '피펫'은 영국식 영어 발음에서 유래한 외래어이며, 미국식 영어로는 '파이펫'이라고 발음한다.
100mL 이하의 정밀한 양의 용액을 옮기기 위해 고안된 기구이다. 반대로 100mL 이상의 용액을 옮길 때에는 피펫이 아닌 메스 실린더를 이용한다.
2. 종류
2.1. 스포이트
관 위쪽에 달린 주머니를 눌러 용액을 빨아들일 수 있는 피펫. '스포이트'는 네덜란드어 단어로 '주사기'를 뜻하는 'Spuit'에서 유래한 외래어로, 영어 및 네덜란드어로는 이 피펫을 '파스퇴르 피펫(Pasteur pipette)'이라고 부른다.종류로는 유리관 위쪽에 고무주머니가 끼워진 것과 관과 주머니가 모두 플라스틱으로 된 일체형인 것이 있다. 다른 종류의 피펫들보다는 덜 정교하나, 조작이 쉽고 간편하기 때문에 주로 초등교육기관이나 중등교육기관에서 많이 쓰인다.
2.2. 눈금 피펫과 홀 피펫
눈금 피펫은 정해진 범위 안에서 원하는 부피를 자유롭게 취할 수 있지만 정밀도는 홀 피펫에 비해 떨어지는 단점이 있다.홀 피펫은 10mL 또는 20mL 등 일정량의 액체를 취할 때 사용한다. 눈금 피펫과는 달리 눈금이 없기 때문에 일정한 부피 외에는 취하지 못하지만 눈금 피펫보다 더 정확한 양을 잴 수 있다. 눈금피펫은 피펫의 두께가 전체적으로 균일한 반면, 홀 피펫은 가운데는 볼록하지만 눈금을 읽는 부분이 가늘기 때문에 눈금의 두께 때문에 발생 할 수 있는 오차가 줄어들기 때문이다.
이외에도 점적 피펫이나 가스 피펫도 있지만 특별한 실험이 아니면 안 쓴다. 또한, 작은 용량의 시료를 정확하게, 반복적으로 측정해야 하는 실험의 경우에는 정확성, 그리고 무엇보다 편의성 때문에라도 주로 마이크로 피펫를 쓴다. 물론 그만큼 기기 하나의 가격이 훨씬 비싸다는 단점이 있다.
2.2.1. 사용법
피펫으로 액체를 취할 때는 피펫 전용 필러인 피펫필러를 사용하도록 하고 입으로 빨아들이지 않도록 한다. 또한 피펫에 액체를 넣은 채 돌아다니지 않아야 한다. 눈금 피펫의 경우에 피펫에 표시된 양을 정확히 얻기 위해서는 액체가 모두 흘러 내린 후 피펫을 막고 손으로 쥐어 피펫의 끝에 남은 액체를 떨어뜨리거나, 필러를 이용해 남은 액체 방울을 떨어뜨리면 된다. 홀 피펫의 경우에는 피펫 끝의 액체를 취하지 않아야 한다. 가장 확실하게 하는 팁은, 액체를 끝까지 내리지 말고 눈금의 차이로만 재는 것. 마지막 방울이라는 말 자체가 워낙 애매하다 보니 그냥 속편하게 이렇게 하는 게 낫다.피펫 사용 시 주의사항으로 따라붙는 입으로 빨지 말라는 것은, 실제로 과거에는 그렇게 했기 때문이다.
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| 피펫필러의 타입 |
필러에도 몇 가지 종류가 있는데 왼쪽이 스포이드 방식, 오른쪽이 슬라이드 방식 필러다. 슬라이드 방식이 직관적으로 보이지만, 피펫을 자주 다루는 경우 슬라이드 방식은 섬세한 조작이 훨씬 까다롭다는 것을 느끼게 된다.
이 외에도 전동 필러(피펫에이드)가 있는데, 벌브에 공기를 빼주고 뭐고 할 것 없이 위쪽 버튼을 누르면 빨아들이고 아래쪽 버튼을 누르면 액이 나온다. 당연히 위의 두개 수동식 필러보다 훨씬 조작이 쉽다. 버튼만 눌러도 슬라이드 방식의 롤러를 굴리는 것의 수고를 덜 수 있는 것이다.
2.3. 마이크로 피펫
흔히 뉴스에 나오는 연구원들이 액체 취할 때 쓰는 기구는 전부 마이크로 피펫이다. 위의 고전적인 피펫들은 취해야 될 양이 많을 때나 쓰인다. 눈금 피펫처럼 원하는 양을 취할 수 있으나, 용량을 기계적으로 조절할 수 있어서 홀 피펫만큼의 정밀성도 가지고 있다. 보통 1mL 이하의 용량이 대부분이지만, 5mL나 10mL 짜리를 쓰는 경우도[1]있으며 누르는 부분은 보통 2중으로 되어 있어 약간 압력이 걸릴때까지 누르면 정량을 내보내거나 들일 수 있고, 거기에서 힘을 좀 더 주면 정량보다 더 빨아들이거나 내보낼 수 있다. 이 누르는 방법을 이용해서 점성이나 휘발성이 없는 액체의 경우 1단까지 눌러서 액체를 분취한 뒤 2차까지 눌러서 액체를 완전해 내보내는 normal pipetting, 점성이나 휘발성이 강한 액체는 2차까지 눌러 액체를 분취한 뒤 1단까지 눌러 액체를 내보내는 reverse pipetting등의 피펫팅 방법을 사용하여 액체를 분취한다. 또한 일반적으로 최소 사용 용량은 2uL이다.[2]
쓸 때마다 시료 오염 방지를 위해 팁[3]을 갈아끼워야 하기 때문에 귀찮기도 하고 유지비도 들어간다.[4] 돈이 많은 연구실이나 공공연구시설의 경우 걍 돈 더주고 팁이 꽂혀 있는 통으로 구매한다. 돈도 돈이지만 이 쪽이 더 오염에 강하다. 실험에서의 오염이 접촉으로 인한 오염이 대부분을 차지한다는 것을 생각하면 합리적이다. 더욱 돈이 많거나 세포 관련 실험을 자주 하는 연구 시설에선 아예 밀봉 멸균 처리가 되어서 나온 피펫을 사용한다.[5]
피펫팁을 대하는 태도로 그 연구시설의 재정상황을 가늠할 수 있다. 본래 모든 피펫팁은 일회용이 원칙이나, 학부생들이 주로 상주하는 대학 연구실의 경우 재정이나 구매의 귀찮음을 이유로 5~10mL 팁은 재활용해서 쓰는 경우가 부지기수이며, 표준물질 제조로 사용하는 200 uL, 10 uL 팁도 세척해서 쓰는 연구실이 있을 정도이다. 반면, 개당 500원에서 1000원씩 하는 직접치환식 피펫팁도 일회용으로 쓰고 버리는 곳도 있다. 자신의 인건비가 비싼 편이라면 아깝다고 피펫팁 재활용해 쓰지 말자. 피펫팁 가격 아끼려다 실험이 망해서 재실험을 하게 되면 오히려 비용이 더 많이 든다.
또한 사용법이 비교적 쉽다고는 하지만 똑같은 양을 균일하게 뽑아내려면 의외로 숙달이 필요하다. 입문은 쉽지만 완전히 숙달하기까지는 생각보다 많은 시간과 연습이 필요하다. 또한 숙달의 중요성이 매우 높은 실험기구이다. 피펫 사용에 오차를 주는 가장 큰 원인은 부적절한 자세와 떨림으로, 가장 편한 자세를 찾는것이 가장 중요하다고는 하나, 근본적으로는 근육트레이닝을 하듯이, 저울 앞에서 목표하는 정밀도가 나올 때 까지 피펫팅을 반복하면서 단련하는 수 밖에는 개선의 방법이 없다. 무엇보다도 고장나면 다시 사기가 무서울 정도로 비싼 게[6] 단점이라면 단점. 새로 사지 않고 수리를 하더라도 보통의 경우 10만원 이상 나올 정도로 꽤나 비싸다.[7]
강산 등 부품을 부식시킬 우려가 있는 물질은 필터 팁을 꽂고 측정한다.
바리에이션으로는 일반 필러처럼 전동 마이크로피펫 또한 당연히 있으며, PCR, ELISA등의 assay 등에서 여러 개의 well 에 동시에 단순 분주를 해야 하는 경우 또는 상층액을 동시에 제거해야 하는 경우에 주로 사용되는 다채널 마이크로피펫도 있다. 멀티 마이크로피펫으로도 불린다.
2.3.1. 사용법
마이크로 피펫의 피펫팅은 취하는 용액의 따라 forward pipetting과 reverse pipetting으로 나뉜다.2.3.1.1. forward pipetting
forward pipetting은 다음과 같은 수용액에서 사용한다- water
- buffer
- 생리식염수
- 약산, 약염기
1) 1st stop까지 pipette을 누른 상태에서 tip끝을 용액내 3~4mm정도 까지 담근다.
2) plunger를 천천히 들어올린다.
3) 용액을 주입하기 위해 2nd stop까지 다시 누른다.
이 방법은 정량만을 빨아들인 뒤 빨아들인 용액을 전부 배출시키는 방법이다. 가장 일반적인 피펫팅 방법이며, 피펫팅 전에 반복분주를 2,3회 하여 피펫 표면을 젖은상태로 만들어야 보다 정밀한 피펫팅이 가능하다.
2.3.1.2. reverse pipetting
- 휘발성 강한 용액(ex. 아세톤, 에탄올, 메탄올 등)
- 점도가 높은 용액(ex. 글리세롤, PCR master mix등)
- 50 이하의 소량의 샘플
- 고밀도 용액
1) 2nd stop까지 pipette을 누른 상태에서 tip끝을 용액내 3~4mm정도까지 담근다.
2) plunger를 천천히 들어올린다.
3) 용액을 주입하기 위해 1st stop까지 다시 누른다.
4) 폐액통에서 2nd stop까지 눌러 잔액을 제거한다.
그리고 reverse pipetting을 하기전 pre-wetting을 하는데 pre-wetting[8]은 2~3회 흡입 및 분주를 반복한다. 이로인해 팁 및 피펫 내부의 공기가 휘발압의 최대수준까지 포화되어 증발되는 속도가 최소한이 된다.
3. 관련 문서
[1] 대부분 사용하고 있는 공기치환식 10mL 피펫의 경우 저용량의 피펫에 비해서 제대로 된 피펫팅을 하지 않으면 용액이 줄줄 새어 정밀도가 매우 떨어진다. 공기 압력으로 액체를 실어 나르는 원리상 글리세린이나 농황산, 인산등의 고밀도 고점도 액체의 경우 10mL 피펫 사용에 상당한 주의가 필요하다.[2] 물 2uL를 바닥에 떨어뜨려보면 물방울의 크기가 꽤 작다. 하지만 마치 점처럼 작지는 않다. 점처럼 보인다면 나노리터 단위로 내려간다.[3] 위 그림에서 용액이 담긴 투명한 플라스틱 관.[4] 팁은 구멍이 여러개 뚫려 있는 통에다 꽂아놓고 쓰는데, 다 떨어지면 팁이 무더기로 들어있는 봉지를 열고 새로 꼽는다. 주로 실험실 내 말단이나 아예 학부생 등의 알바가 하는 경우가 많다. 경험자들은 다시는 하고 싶지 않은 알바로 상하차 못지않게 팁 꽂는 알바를 꼽는다.[5] 그 정도까지는 예산이 없을 경우 일반 피펫 팁을 오토클레이브에 돌려서 사용하는 경우도 있다.[6] 제조사와 용량/정밀도에 따라 차이는 있지만, 대략 피펫 하나당 최소 30~50만원 정도는 한다.[7] 사실 가격이 문제가 아니라, 피펫을 사야 한다는 말을 하기가 쉽지 않다. 피펫의 고장은 90% 이상 유지보수의 미비나 사용자 부주의로 인하여 발생한다. 사용자가 직접 고장낸 경우에는 당연히 책임이 사용자 자신에게 있으며, 상태가 불량인 것을 물려받는 경우에는 '그럼 지금까지 고장난 것으로 실험해서 잘못된 데이터가 나갔다는 거냐'라는 큰 소리가 나오게 된다. 그런 경우가 아니더라도, 무엇인가를 사겠다는 말을 하려면 그에 합당한 근거자료를 준비해야 하는데, 그것 자체가 큰 업무가 된다.[8] pre-wetting을 하는 이유는 고밀도 용액이거나 휘발성이 강한 기체일 경우 용액이 밑으로 새어나와 값에 큰 변화를 끼칠 수 있기 때문이다.