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Dosierflaschen, Laborbehälter und Spritzflaschen in der Chemie- und Medizintechnik

Die sichere Handhabung, Aufbewahrung und Lagerung von flüssigen und festen Chemikalien sind normale Obliegenheiten in einem Labor der Medizin- und Chemietechnik. Doch nur selten denkt man als Anwender bewusst darüber nach, welcher Behälter am besten geeignet ist. Jedoch kann die falsche Wahl Probleme verursachen und ein Sicherheitsrisiko darstellen.

In der Medizin- und Chemietechnik ist es deshalb manchmal essentiell, dass man sich, abhängig von verschiedenen Faktoren, wie Einsatzgebiet und aufzunehmende Chemikalien, gezielt für Gefäße mit geeigneten Materialeigenschaften und Beschaffenheit entscheidet. Dabei kann aus einer enormen Vielzahl von Behältern ausgewählt werden, die am Markt angeboten werden.

Deshalb versuchen wir hier, ohne den Anspruch auf Vollständigkeit, einen Überblick über die wichtigsten Laborbehälter und deren Materialien zu geben.

Bakterielle Kolonien in einer Petrischale
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Typische Materialien

Die meisten Laborutensilien, sowohl in medizinischen Labors wie auch in Forschungslabors der Chemietechnik, bestehen aus Glas oder Kunststoff, wobei beide Materialen Vor- und Nachteile haben.

Glas

Das traditionell eingesetzte Material in chemischen und medizinischen Laboratorien ist Glas.

Wenn von „Laborglas“ gesprochen wird, dann ist fast immer Borosilikatglas gemeint. Es ist chemikalienbeständig und unempfindlich gegenüber starken Temperaturschwankungen.

Optisch ist es kaum von „normalem“ Glas zu unterscheiden. Für lichtempfindliche Substanzen ist auch braun eingefärbtes Borosilikatglas erhältlich.

reagenzroehrchen-aus-ps-glasklarGlas ist für die meisten Chemikalien problemlos verwendbar, da nur wenige Reagenzien es angreifen. Zu den wenigen Ausnahmen gehören Basen wie Natronlauge, verschiedene Säuren wie Flusssäure (Fluorwasserstoffsäure, HF) und heiße Phosphorsäure (H3PO4).

Zudem ist Glas wiederverwendbar, da es leicht gereinigt werden kann. Vor allem in der Medizintechnik ist seine einfache Sterilisierbarkeit ein großer Vorteil.

Kunststoffe

Der wohl größte Vorteil von Kunststoffen ist, dass sie nicht leicht zerbrechlich sind, was vor allem beim Umgang mit gefährlichen Stoffen die Sicherheit erheblich erhöht. Es gibt heute eine Vielzahl von maßgeschneiderten Kunststoffen, die in vielen Bereichen Glas ersetzt haben. Für die Lagerung von Substanzen, die Glas angreifen, werden heute fast ausschließlich Kunststoffbehälter eingesetzt. Bei manchen Anwendungen, wie z.B. einer Spritzflasche, kommt auch nur Kunststoff in Frage, da das Material verformbar sein muss.

Häufig verwendet werden die Werkstoffe Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) und Polytetrafluorethylen (PTFE).

lagerflasche-aus-hdpe

Bei Polyethylen (PE) wird zwischen High-Density-PE (HDPE) und Low-Density-PE (LDPE) unterschieden. HDPE ist chemikalienbeständiger als LDPE. Es wird deshalb auch für Laborflaschen und Kanister verwendet, in denen Chemikalien gelagert werden, während das weichere LDPE z.B. als Material für Dosierflaschen seinen Einsatz findet.

spritzflasche-aus-ldpe-farbigPS, PP und PE sind preiswerte Kunststoffe, PTFE und PFA hingegen wesentlich hochpreisiger.

Sie werden typischerweise in der Elementanalytik und für das Handling von sehr korrosiven Chemikalien wie Flusssäure (HF) verwendet.

Neben PS werden Polymethylpenten (PMP, TPX®) und Polycarbonat (PC) oft als Glasalternative eingesetzt, da sie ebenfalls eine sehr hohe Lichtdurchlässigkeit besitzen

Organische Lösemittel, wie z.B. Aceton, Ether oder Acetonitril, können Kunststoffe angreifen. Um die Beständigkeit von Kunststoffen einzuschätzen und ein geeignetes Material auszuwählen, helfen Kompatibilitätsübersichten und Beständigkeitslisten.

Laborbehälter

Als Laborbehälter kann man grundsätzlich alle Gefäße bezeichnen, die in einem Labor für den Umgang mit Chemikalien verwendet werden. Das Spektrum reicht vom Reagenzglas über Kunststoffbehälter bis hin zu Dosierflaschen.

Laborgefäße für das Probenhandling

Reagenzgläser, Kunststoffflaschen, -röhrchen und -dosen

Reagenzgläser gibt es den neuesten Erkenntnissen des National Museum of American History nach vermutlich bereits seit Anfang des 19. Jahrhunderts. Es handelt sich dabei um zylindrische Behältnisse, die universell einsetzbar sind, z.B. für einfache chemische Reaktionen, zum Erwärmen von Proben oder für die kurzzeitige Aufbewahrung von flüssigen Proben. Standardmäßig haben sie eine Länge von 16 cm und einen Durchmesser von 16 mm, obwohl Reagenzgläser auch in vielen anderen Abmessungen erhältlich sind. Als Verschluss hat man eine große Auswahl an Stopfen aus verschiedenen Materialien. Noch immer sind Reagenzgläser, wie der Name bereits verrät, aus Glas gefertigt. Heute werden entsprechende Röhrchen zunehmend auch aus Kunststoffen hergestellt, z.B. aus PS oder PP.

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Neben Reagenzgläsern und Kunststoffröhrchen sind Kunststoffdosen und -flaschen als vielseitig verwendbare Laborbehälter üblich. Sie können je nach Beschaffenheit und Material für eine Fülle von Aufgaben verwendet werden. Dazu zählen der Versand von Proben, die Lagerung von Rückstellmustern, das allgemeine Handling von flüssigen und festen Proben sowie chemische Reaktionen bis hin zu Säure-Aufschlüssen in PP und PFA-Gefäßen.

Laborbehälter als Zubehör für Laborgeräte: Zentrifugenröhrchen, Autosampler-Fläschchen und Küvetten

Zentrifugenröhrchen sind rund oder konisch zulaufende Röhrchen, die vor allem in der Medizintechnik und im Medizinlabor zum Einsatz kommen. Ähnlich den im vorherigen Abschnitt beschriebenen Behältern werden sie für unterschiedlichste Aufgaben verwendet. Sie sind außer in Zentrifugen auch in Schüttlern, Vortexmischern und sogar in Heizblöcken verwendbar, die speziell für den Einsatz von Zentrifugengläsern entwickelt wurden.

zentrifugenroehrchen-aus-pp-mikroFür die Lagerung kleiner Probenmengen und als Mikroreaktionsgefäße sind Kunststoff-Zentrifugenröhrchen mit Schnappdeckel und einem Fassungsvermögen zwischen 0,1 und 2,0 ml geeignet. Für größere Mengen können 15 ml oder 50 ml-Röhrchen mit Schraubdeckel verwendet werden. Typischerweise sind Einweg-Zentrifugenröhrchen aus PP gefertigt. Ebenfalls für kleine Proben einsetzbar sind Autosampler-Fläschchen (375 µl bis 4 ml) aus Glas. Sie haben einen passenden Deckel mit Septum für die selbsttätige Probenahme in Analyseautomaten.

In der Spektroskopie werden standardmäßig Küvetten aus Quarzglas oder Einwegküvetten aus PS eingesetzt.

Schalen im Labor: Wägeschalen, Abdampf- und Petrischalen

Zum Abwiegen von festen Stoffen werden Wägeschalen und Wägeschiffchen verwendet. Heute werden sie meist als Einwegartikel aus PS gefertigt, da dieser Kunststoff antistatisch ist.

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Abdampfschalen werden verwendet, um aus einer Lösung, gegebenenfalls unter Erwärmen, Lösemittelreste zu entfernen. Üblicherweise sind sie aus Porzellan oder Glas gefertigt. Weniger gebräuchlich sind dafür Schalen aus Kunststoff oder Metall.

petri-schale-aus-psIn der Medizintechnik, vor allem aber für biologische Arbeiten, werden häufig Petrischalen eingesetzt.

Da diese meist für Zellkulturen oder zur Kultivierung von Mikroorganismen verwendet werden, sind sie aus durchsichtigen Materialien wie Glas, PC oder PS hergestellt. Mittlerweile werden jedoch fast ausschließlich Einweg-Petrischalen aus PC oder PS verwendet.

Laborgefäße zum Handling von Flüssigkeiten

Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Messkolben und Messzylinder

Bechergläser und Erlenmeyerkolben gibt es heute nicht nur aus Borosilikatglas, sondern auch aus Kunststoffen, wie PFA oder PE. Sie sind meist mit einer ungeeichten Skala versehen, um das Abmessen von Flüssigkeiten zu erleichtern.

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Für exakte Volumina kommen Maßkolben und Messzylinder zum Einsatz. Übliche Materialien dafür sind Glas, aber auch PP, PMP und PFA.

Dosierflaschen: Spritz-, Tropf- und Sprühflaschen

Dosierflaschen sind Laborflaschen, aus denen man definierte Mengen an Flüssigkeit entnehmen kann. In diese Kategorie fallen Spritzflaschen sowie auch Tropfflaschen und Sprühflaschen. Sie sind meist aus weichem LDPE gefertigt.

Eine der am häufigsten verwendeten Dosierflaschen ist die Spritzflasche. Sie ist eine Kunststoffflasche mit einem senkrecht durch den Schraubverschluss geführten Steigrohr, das seitlich abgebogen und am oberen Ende verengt ist. Durch Zusammendrücken der Flasche können Flüssigkeiten einfach dosiert werden.

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Spritzflaschen werden auch zum Spülen von Laborutensilien verwendet. Da die englische Bezeichnung „wash bottle“ lautet, wird auch im deutschen Sprachgebrauch gelegentlich von Waschflaschen gesprochen. Allerdings wird der Begriff „Waschflasche“ auch für Gaswaschflaschen verwendet, wodurch es zu Verwechslungen kommen kann.

Zur schnellen Entnahme abgefüllt und aufbewahrt werden so z.B. destilliertes Wasser, Aceton, Ethanol oder Isopropanol.

Im medizinischen und biologischen Bereich wird oft auch Natriumhypochlorit-Lösung für Desinfektionszwecke in solchen Dosierflaschen aufbewahrt.

Eine spezielle Dosierflasche ist die Sprühflasche. Mit Hilfe von Sprühflaschen lassen sich Flüssigkeiten gleichmäßig als Film auf Oberflächen verteilen. So etwa Desinfektionsmittel in der medizinischen und medizintechnischen Laborpraxis.

Tropfflaschen sind für kleinere Flüssigkeitsmengen praktisch einsetzbar, da aus ihnen tropfengenau Flüssigkeiten entnommen werden können, beispielsweise Indikatoren oder Analysenreagenzien, und Tropfpipetten dafür überflüssig machen.

Laborbehälter, Laborflaschen und Kanister zur Aufbewahrung von Lösemitteln

In der Chemietechnik werden Lösemittel in großen Volumina benötigt. Abhängig von der Beständigkeit können sie in Laborflaschen geeigneter Materialien gelagert werden.

lagerflaschen-aus-hdpe

Eine einfache Entnahme gewährleisten Kanister, die als Kunststoffbehälter aus HDPE oder aus Edelstahl erhältlich sind. Beim Abfüllen und Entnehmen größerer Flüssigkeitsmengen sollte auch die Gefahr von elektrischen Entladungen nicht unterschätzt werden und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.