实验室废液抽吸系统集液瓶材质的比较分析

        在实验室的日常试验过程中，废液处理也是一个重要的环节，如离心后的上清液、细胞培养基的上清废液置换、过滤或纯化实验产生的滤液收集、有机溶剂的抽吸等等，都需要使用到实验室真空吸液系统来抽取和吸引这些废液。而真空集液瓶作为实验室废液抽吸系统的核心组件，其材质的选择关乎整个系统的性能、使用寿命以及安全性。目前，玻璃、聚碳酸酯、聚丙烯和聚砜是真空集液瓶常用的几种材质，它们各自具备自身的性质和适用场景。

         玻璃是使用广泛、价格低的一种材料，最主要的缺陷是易碎，适合搭配在价格优势显著的基础型产品中。 除玻璃材质外，塑料材质是实验室吸液系统集液瓶的一种主要选材，包括聚丙烯、聚碳酸酯和聚醚砜，均使用注塑成型的工艺生产，可制造形状复杂的部件，为集液瓶赋予更多功能，如防倒吸保护、把手、底部快速排液口等。但由于需要制作注塑所需要的模具，前期投入大。三种塑料材质中，聚丙烯各项性能最均衡，价格便宜；聚碳酸酯透明易观察到废液液位，以及刚性最好，所以安全性尤为突出；聚砜则是综合性能最好，主打旗舰产品。下面我们详细分析四种材质的特性，和适用范围。

●玻璃(Borosilicate Glass）

        玻璃具有出色的化学惰性，对绝大多数无机酸、碱、有机溶剂具有极广谱的耐受性，是用于收集成分复杂或未知废液的主要选择，同时还能耐受含氯消毒剂的长期浸泡；玻璃还具有很高的透明度， 便于实时观察瓶内液位和废液状态；硼硅材质的玻璃能耐高温，可承受121度高温蒸汽灭菌；此外，还具有表面光滑，不易吸附残留，易于清洗。

        玻璃集液瓶在制作时，主要采用吹制和模压成型工艺，作为真空集液瓶主要材质的使用历史长，产销量大，有助于生产成本和售价的降低。正是由于玻璃材质工艺简单、市场需求量大的特性，所以使用玻璃作为集液瓶材质的真空吸液系统的型规格也齐全，包括500ml的L100BS-EG05、1000ml的BV300E、2000ml的BV300E2，以及容量高达5升的BV300E5。在设计时，我们采用了实验室普通的蓝盖玻璃试剂瓶，作为上述机型集液瓶的瓶体部分，同时使用PP聚丙烯材质制作了一款两孔吸液盖，来替换试剂瓶原本的密封盖。两孔吸液盖带有两个接口，一端连接吸液泵主机产生吸力，另一端连接吸头适配器。依托试剂瓶庞大的市场体量，其价格优势更为明显，作为基础系列的产品，既能满足用户使用需要，又能帮助节省有限的实验经费。同时，用户后期可以根据实际需要，使用实验室其他容量规格进行替换使用。齐全的容量和灵活性，可以满足各类型用户，包括一般的科研用户，以及生产型的生物制药企业。这一点也是需要使用模具注塑才能生产、前期投入巨大的塑料材质集液瓶无法实现的优势。

        易碎性是玻璃材质的显著的弱点，跌落或遭受机械冲击极易破裂，存在安全隐患和废液洒漏的风险。为了弥补易碎，且破碎后影响使用的缺点，前文所述使用蓝盖试剂瓶作为集液瓶瓶身的设计，就可以大幅降低此项缺陷。一旦破损，用户还可以使用实验室已有的试剂瓶及时进行替换，不需要额外的购买成本和等待时间，以免影响使用。此外，玻璃自重较重，如5升以上的玻璃集液瓶，在装满废液后，叠加液体重量，会非常重，对处理和清洗集液瓶造成了一定的不便之处。

●聚丙烯 (Polypropylene, PP)

       聚丙烯的特点可以简单的概括为四种材料中的“性价比之选"，性能均衡，价格虽高于玻璃，但弥补了玻璃重、易碎的缺陷。塑料材料里，价格优势显著，大幅低于其他塑料。

       它具有优异的化学稳定性，对绝大多数酸（包括浓盐酸、氢氟酸）、碱、盐溶液、醇类、醛类、酮类（丙酮）、酯类、油类等都具有耐受性，显著优于上述的PC聚碳酸酯，所以在专门用于抽吸化学品、有机溶剂的废液抽吸系统BVC300-1中，集液瓶使用了玻璃结合PP聚丙烯的材质；良好的耐热性，可承受121°C高温灭菌；重量轻；韧性好， 耐弯折，不易脆裂，即使受外力变形或者被吸瘪，也能恢复形态继续使用。

       此外，由于聚丙烯材料生产工艺成熟，国产化生产，无需依赖国外技术。且大部分民用液体膏剂类产品的包装均使用PP作为包装瓶，需求大、市场供应量大。所以PP材料在本文所述的三种塑料材质里具有最为显著的价格优势。价格低，结合上述的耐化学性、耐压、耐高温的特点，能够满足实验室大部分吸液需要，所以具有显著的性价比优势。利用PP综合性能平均，价格低的性价比优势，我们将其搭配在针对主流市场的大众化产品中，如容量为1000ml的L100BS-EP10、2000ml的BV300EP2和4升大容量的BSUD-S204P4E实验室废液抽吸系统中，覆盖了各种实验室吸液需求。

●聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC)

        聚碳酸酯材质显著的优势是具有高抗冲击强度，极其耐摔打磕碰，安全性突出。所PC材质在民用领域，也被用来制作眼镜片、头盔、汽车大灯、手机电脑电视等待屏幕电子产品的外壳保护罩，在建筑行业用于制造天窗、采光板、防护栏，都是利用了其具有高冲击强度和优异的力学性能。在设计BV240A培养基废液抽吸系统时，我们也利用了PC的该特点制作其集液瓶，为集液瓶盖设计了一组双耳卡扣和高密封的瓶盖密封圈，将瓶盖紧密的和瓶体连接在一起。这样即使发生意外，废液瓶摔倒或受外力撞击时，瓶盖和瓶身的良好密封性，再集合材质本身抗冲击能力，使其不易破裂或出现大量液体洒漏的风险事故，安全性突出。

       除了出色的抗冲击性外，PC还具有下列特性：良好的透明度，透光率接近玻璃，便于观察液位，这样就不容易出现液满没有及时处理废液而发生的液体溢出；重量远轻于玻璃，倾倒和清洗时更方便。

       改材料的最大短板是化学耐受性相对较差，不推荐用于化学品或有机溶剂的抽吸。如果用于抽吸培养基上清废液，需要加入84消毒液防止瓶内长菌，则需要在每次倾倒废液后，以及高温高压灭菌前，用清水洗干净各部件残油的含氯消毒液。直接高温高压灭菌，会出现腐蚀造成的部件开裂。

●聚砜 (Polysulfone, PSU) 

        各方面综合性能强，加工温度高，工艺控制要求严格，具有一定技术壁垒，成本显著高于PP和PC，通常被选用在旗舰产品中。聚砜可在150°C - 180°C下长期使用，热变形温度远高于PC和PP，耐受反复高温高压灭菌（如121°C或134°C）也不易出现形变或密封性下降。优异的耐水解性，使其在高温高压蒸汽环境下性能稳定。良好的化学稳定性， 耐酸、碱、盐溶液、醇类、烃类、油类等性能优良，对部分极性溶剂的耐受性优于PC聚碳酸酯，甚至部分能超越PP聚丙烯。类似PC聚碳酸酯，也具有高刚性和高强度。透明度随低于玻璃和PC，但显著优于PP，也能明显的观察到瓶内，满足基本观察需求。

       正是由于聚砜材质在耐受高温高压灭菌方面性能显著优于其他材质，耐化学性好，也能满足液位观测需要，我们将其配置在中旗舰的培养基废液抽吸系统产品中，如L400BS-E和L400BS。用户在细胞房使用时，可以加入84消毒液防止长菌，不必担心废液瓶被腐蚀。透明度能保证基本的观测需要，避免液满溢出。反复的高温高压灭菌也不会使其形变，影响密封性和使用。