分裝 Master Mix、酶、抗體這類昂貴試劑時,多道移液器在最后階段"吸進空氣",幾乎是每個實驗室都遇到過的場景。液面還剩薄薄一層,某根槍頭卻突然吸空了——體積不對、排液錯誤,這一排實驗只能重來。問題通常不在移液器,而在儲液槽本身:傳統 V 形底儲液槽的液體在液面降低后會分離、匯聚成團,槍頭扎進的是液團之間的空隙。那些"夠不到"的液體,連同槍頭里的殘留,統稱為死體積。INTEGRA 的 Clear Advantage 儲液槽用 SureFlo 防封閉矩陣從原理上解決了這個問題,本文拆解它的工作機制,并給出實測數據。
用 8 通道或 12 通道移液器往 96 孔板分裝反應體系時,槍頭從儲液槽中逐次吸取試劑,槽內液面不斷下降。當液面接近槽底,情況開始變得不可控:
傳統儲液槽的底部通常設計成 V 形,目的是讓液體沿斜面滑向槽底,盡可能被吸盡。但隨著液面越來越低,液體不再是一整片,而是受表面張力支配,分離成若干個獨立的液團,各自"抱"在 V 形底的不同位置。多道移液器的槍頭以固定間距排列,當槍頭落點恰好落在液團之間的空隙時,吸入的就是空氣。
槍頭吸入空氣的后果是連鎖的:該通道實際吸入的液體體積與設定值不符,排液時還夾帶氣泡;整排槍頭需要卸下重新潤洗和預潤濕;槽底剩余液體無法再被可靠吸取,只能連同槍頭內壁的殘留一起被處理掉。在嚴謹的實驗流程里,儲液槽中的剩余液體和槍頭中的殘留液體都應計入死體積——它們都是"花了錢卻用不上的試劑"。
對 Master Mix、限制性內切酶、抗體這類按微升計價、按批次采購的試劑,死體積不是賬面上的幾十微升,而是每批次分裝都要損失一部分成本。分裝體積越小、液面壓得越低,損失占比越高。
既然 V 形底已經在把液體往槽底匯聚,為什么還是吸不干凈?關鍵在液體本身的物理性質——表面張力。
V 形斜面確實能讓大部分液體流到槽底,但當液量很少時,液體與槽壁的接觸面積相對增大,表面張力開始占主導。液體傾向于收縮成表面積最小的形態,也就是一個個"液團"。多個液團在 V 形底部同時存在、互不相連,中間留下空隙;液面越低,液體越分散,空隙越多。
另一個容易被低估的問題是槍頭"封底"。槍頭貼著槽底吸液時,一旦槍頭口附近被液團包圍,液體在表面張力作用下會沿槍頭外壁爬升、包住槍口,造成局部封閉——吸液變慢、吸入量不足,甚至混入空氣。這也是 SureFlo "防封閉"這一設計名稱的由來。
傳統 V 形底不是設計錯了,而是只解決了"液體往哪流"的問題,沒有解決"液體如何附著"的問題。
INTEGRA Clear Advantage 儲液槽的思路,是在 V 形底之外另起一條技術路線:不追求"盡量匯聚",而是讓液體在槽底均勻鋪開、保持連續,并允許槍頭貼底吸液而不發生封閉。這個目標由兩個設計共同實現:
微小通道陣列(SureFlo 防封閉陣列)。儲液槽底部布有一系列微小通道。液體通過這些通道順暢、均勻地流過整個槽底,而不是被分隔在局部。槍頭貼底吸液時,殘留液體仍保持在通道與槽底之間流動,槍頭不會因為"扎進液團"或"封住底部"而吸入空氣。
特殊配方親水表面處理。槽底經過特殊配方的親水處理,降低了液體與槽底的接觸角。液體更傾向于鋪展成連續的薄膜,而不是收縮成孤立的液團——從源頭上消除了"分離匯聚"這一步。親水表面還讓最后一層液膜保持在槍頭可以到達的位置。
兩個設計配合的效果是:液面可以一路吸到接近槽底,槍頭貼底時吸到的始終是液體;槽內剩余液體被壓縮到很小的量。這就是 SureFlo 儲液槽死體積低于傳統儲液槽的原理基礎。

▲ 圖 2 傳統 V 形底(左)液滴分離匯聚、槍頭吸入空氣;SureFlo 儲液槽(右)液體均勻鋪展、槍頭貼底吸液
在分隔式型號上,這個原理進一步放大。25 ml 分隔式儲液槽由 5 ml 和 10 ml 兩個隔室并排組成,小體積試劑用小隔室分裝,液面不必攤在寬槽里,死體積占比更低;兩個隔室共用標準 25 ml 可重復使用的堅固底座,只需更換插槽。
原理講得通,還得看數據。INTEGRA 技術說明公開了一組實測死體積數據,測試使用發泡封閉緩沖液——起泡性高、表面張力低,對儲液槽而言是條件較嚴苛的液體,更能反映極限情況。表中的死體積為多道移液器吸至無法繼續可靠吸取時,槽內剩余液體與槍頭殘留之和。
▲ 表 1 發泡封閉緩沖液條件下的死體積實測(來源:INTEGRA 技術說明)
| 儲液槽 | 初始體積 | 死體積(均值±SD) | 占起始體積 |
|---|---|---|---|
| PS 10 ml 標準 | 3,600 μl | 51 ±10 μl | 1.4% |
| PS 25 ml 標準 | 9,000 μl | 80 ±12 μl | 0.9% |
| PP 25 ml 標準 | 9,000 μl | 65 ±10 μl | 0.7% |
| PS 100 ml 標準 | 36,000 μl | 120 ±14 μl | 0.3% |
| 分隔式 PS 5 ml 側 | 1,800 μl | 9 ±2 μl | 0.5% |
| 分隔式 PP 5 ml 側 | 1,800 μl | 10 ±4 μl | 0.6% |
| 分隔式 PS 10 ml 側 | 3,600 μl | 27 ±5 μl | 0.8% |
| 分隔式 PP 10 ml 側 | 3,600 μl | 30 ±10 μl | 0.8% |
把兩端的數字放在一起:3,600 μl 初始體積下,傳統 PS 10 ml 儲液槽的死體積是 51 μl,SureFlo 分隔式儲液槽 10 ml 隔室是 27 μl;更小的 5 ml 隔室(初始 1,800 μl)只有 9 μl,約占起始體積 0.5%。從 51 μl 到 9 μl,一次小體積分裝的死體積大約被壓縮到原來的六分之一。

▲ 圖 3 同量級儲液槽死體積實測對比:傳統型號 51–120 μl,SureFlo 分隔式 9–27 μl(發泡封閉緩沖液)
幾點值得注意:
▲ 表 2 SureFlo 儲液槽與傳統 V 形底儲液槽的技術對比
| 對比維度 | 傳統 V 形底儲液槽 | SureFlo 儲液槽 |
|---|---|---|
| 底部結構 | 光滑 V 形斜面 | 微小通道陣列 + 親水表面處理 |
| 液面降低后的液體行為 | 分離、匯聚成多個液團 | 均勻鋪展成連續薄膜 |
| 槍頭貼底吸液 | 可能吸入空氣或發生封閉 | 持續吸到液體,不封閉 |
| 典型死體積(10 ml 量級) | 51 μl(PS 10 ml 標準) | 27 μl(分隔式 10 ml 側) |
| 小體積分裝(5 ml 量級) | — | 9 μl(分隔式 5 ml 側) |
| 對昂貴試劑的意義 | 殘余試劑難以回收 | 殘余液體基本可吸盡 |
需要說明的是,傳統 V 形底并非一無是處:結構簡單、成本有優勢,對廉價緩沖液、大體積分裝場景足夠應付。SureFlo 的價值集中在試劑單價高、分裝體積小、液面必須盡量用盡的場景——這正是分子生物學與自動化平臺上的常態。
Clear Advantage 系列完整覆蓋這些場景:多通道型(10/25/100 ml)、分隔式(25 ml)、12 孔型(3 ml/孔,9 mm 孔間距與 96 孔板一致)、自動化支持型(150/300 ml,帶墊圈自密封蓋與平底親水處理;8 行型每行 32 ml、12 列型每列 21 ml)。材質上 PS 提供透明觀察面,PP 提供化學兼容性。
死體積的組成不只是槽底剩余,槍頭內壁掛液同樣占一份。INTEGRA 技術說明給出的建議是預潤濕槍頭 3 次:吸液-排液循環 3 次后,槍頭內壁形成飽和液膜,后續正式移液的掛壁殘留顯著減少,液體排出更干凈。這也是移液行業普遍認可的操作做法。
配套設備能進一步減少死體積帶來的損失:
SureFlo 防封閉矩陣解決的是"液體在槽底的行為"問題,它把死體積從幾十微升量級壓縮到個位數微升,但使用中仍有幾點邊界需要明確:
小結一句話:傳統 V 形底解決"液體往哪流",SureFlo 解決"液體怎么附著、槍頭怎么吸"——前者是幾何設計,后者是界面工程。正是這兩者的組合,把死體積從實驗室的隱性成本變成了可以忽略的個位數微升。
茂默科學致力于為科研與檢測實驗室提供精準、高效的液體處理解決方案。如需了解 INTEGRA Clear Advantage 儲液槽系列與 SureFlo 防封閉矩陣的選型與配套方案,歡迎咨詢茂默科學技術團隊。
免責聲明:本文基于 INTEGRA 技術說明與公開產品信息撰寫,供技術參考。死體積數據來自廠商技術說明實測,具體性能以制造商技術文件為準;不同液體與操作條件下的實際表現可能存在差異。
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