一次偉大的摸魚(yú)，讓全世界生物實(shí)驗(yàn)室徹底改觀！

說(shuō)起實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)狗們?nèi)鐢?shù)家珍，移液槍、離心機(jī)、EP管、超凈臺(tái)更是生物實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)配，是實(shí)驗(yàn)狗們吃飯的家伙什，但是你們真的了解它嗎？

以最常用的移液槍為例，它是誰(shuí)發(fā)明的呀，什么時(shí)候發(fā)明的呀，最開(kāi)始是什么樣子的，是先有移液槍還是先有槍頭？是不是一無(wú)所知，瞬間陷入了裝樣的盲區(qū)？

接下來(lái)熟讀此文，保你以后帶師弟師妹們用槍的時(shí)候，不僅講實(shí)驗(yàn)口吐蓮花，更能侃侃而談聊八卦，收獲他們的星星眼。

1925年，海因里?！な┠崽?/span>（Heinrich Schnitger）出生于德國(guó)威斯特伐利亞（Westphalia）的萊姆戈（Lemgo）。他的父親是一位發(fā)明家，設(shè)計(jì)了一種曾經(jīng)廣泛使用的自行車(chē)鎖。施尼特從小耳濡目染，小小年紀(jì)就可以對(duì)各種小玩意兒修修補(bǔ)補(bǔ)和升級(jí)改進(jìn)，展現(xiàn)了一個(gè)發(fā)明家的天賦。

二戰(zhàn)期間，作為一名德國(guó)士兵，他在戰(zhàn)場(chǎng)上得到一個(gè)好消息和一個(gè)壞消息。好消息是他不用上戰(zhàn)場(chǎng)送死了；壞消息是，他不用上戰(zhàn)場(chǎng)是因?yàn)樗粰z查出肺結(jié)核！從戰(zhàn)場(chǎng)退下來(lái)后，海因里希開(kāi)始學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。多年以后他向同事們提起這件事時(shí)說(shuō)到，他對(duì)醫(yī)學(xué)毫無(wú)興趣，學(xué)醫(yī)純粹為了給自己治病，“保護(hù)自己免受無(wú)能醫(yī)生的戕害”。

1957年，“平平無(wú)奇”的一年。這一年，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星斯普特尼克1號(hào)；丹麥科學(xué)家延斯發(fā)現(xiàn)了鈉鉀泵；一位年輕科學(xué)家剛剛當(dāng)上哈佛助教，他的名字叫詹姆斯·沃森；這一年，另外兩位年輕的物理學(xué)家楊振寧和李政道得了諾貝爾獎(jiǎng)。這一年，33歲的海因里希來(lái)到了德國(guó)馬爾堡大學(xué)（University of Marburg），在生理化學(xué)研究所所長(zhǎng)西奧多·比徹（Theodor Bücher）的研究小組做博后。

海因里?！な┠崽?/span>

他的導(dǎo)師西奧多給他安排的任務(wù)是研究含磷代謝物，實(shí)驗(yàn)操作中需要反復(fù)吸取不到1毫升有毒的甲酸。海因里希對(duì)這種簡(jiǎn)單重復(fù)的流水線(xiàn)式工作嗤之以鼻，更何況當(dāng)時(shí)用來(lái)吸取甲酸的儀器也讓人開(kāi)心不起來(lái)。

事情還要從19世紀(jì)40年代說(shuō)起，那時(shí)候微生物學(xué)雙雄之一的路易·巴斯德（Louis Pasteur）發(fā)現(xiàn)了環(huán)境中微生物是造成食物腐敗、人體生病非常重要的原因之一，為了研究微生物時(shí)候能吸取一些微量液體或者單克隆菌落，巴斯德使用了帶尖端的玻璃管：將玻璃管中間燒軟，然后拉長(zhǎng)拉細(xì)截?cái)?，這樣可以得到尖端非常細(xì)的玻璃管，就能容易地移取小體積的液體了。

吹燒玻璃管

是不是很熟悉？沒(méi)錯(cuò)，他開(kāi)創(chuàng)的巴斯德移液管（Pasteur pipette）就是實(shí)驗(yàn)室常用的膠頭滴管的前身（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，成熟的吹燒玻璃管是后人升級(jí)的，但是為了紀(jì)念巴斯德，于是統(tǒng)一稱(chēng)作“巴斯德移液管”）。

一個(gè)世紀(jì)過(guò)去了，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室仍舊在巴斯德移液管的基礎(chǔ)上改來(lái)改去打補(bǔ)丁，到了海因里希這個(gè)年代用的嘉士伯吸管（Carlsberg pipette）甚至還要用嘴吸！且不說(shuō)吸有毒有害液體稍不留神吸到嘴里導(dǎo)致中毒或感染（在1915年的一份報(bào)告中，57個(gè)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了47例感染，其中40%是通過(guò)口腔移液），就算試劑無(wú)毒無(wú)害，一不小心滿(mǎn)嘴嘎嘣脆的玻璃碴子誰(shuí)也受不了?。?/span>

用嘴直接吸取試劑

現(xiàn)在的生物狗每天做實(shí)驗(yàn)起碼得用兩三盒槍頭，而海因里希只能每天嘴吸幾百次，嘴都酸了，導(dǎo)致他干了兩天直接擺爛罷工。導(dǎo)師西奧多見(jiàn)他好幾天沒(méi)來(lái)實(shí)驗(yàn)室，大為光火，但就在導(dǎo)師要發(fā)飆準(zhǔn)備炒海因里希魷魚(yú)的時(shí)候，海因里希帶著一個(gè)小玩意兒回來(lái)了。

世界上第一把移液槍

這是一個(gè)改造后的結(jié)核菌素注射器，海因里希在活塞下方添加了一個(gè)彈簧，彈簧彈起活塞用來(lái)吸取液體，同時(shí)彈簧上部設(shè)置了擋塊以固定每次的移液量。注射器針頭也換成了聚乙烯的細(xì)塑料管（這個(gè)細(xì)塑料管就是槍頭的前身，移液槍和它的槍頭從出生的時(shí)候就是鎖死的CP，沒(méi)想到吧）。這個(gè)小玩意兒用起來(lái)方便輕松，而且沒(méi)有了用嘴吸的危險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)室的人用了都說(shuō)好！

導(dǎo)師西奧多見(jiàn)狀大加贊賞，非但不再提解聘的事情反而鼓勵(lì)海因里希，大致意思就是：你這次摸魚(yú)的結(jié)果很好，這個(gè)小玩意兒你繼續(xù)完善完善趕緊搞出來(lái)，科研工作可以放一放，摸魚(yú)什么的請(qǐng)加大力度！（還有這好事兒？）很快，海因里希在移液槍1.0的基礎(chǔ)上加了第二個(gè)彈簧，這樣就可以在排液結(jié)束時(shí)把槍頭殘留的一丟丟液體“吹”出去，這也就是現(xiàn)代移液槍的“一吸兩打”功能的第一次出現(xiàn)。

在制造了第一把移液槍的幾個(gè)月后，也就是1957年5月3日，海因里希申請(qǐng)了專(zhuān)利，最終于1961年4月24日獲得專(zhuān)利批準(zhǔn)。沒(méi)過(guò)多久專(zhuān)利就被一家公司買(mǎi)走了，收購(gòu)專(zhuān)利的不是別人，正是日后大名鼎鼎的Eppendorf公司。Eppendorf公司在收購(gòu)的同一時(shí)期還開(kāi)發(fā)了一種帶蓋子的小塑料管，也就是EP管。而發(fā)明EP管是我們下次要講的故事。

海因里希的移液槍專(zhuān)利證明

在海因里希發(fā)明移液槍的時(shí)候已經(jīng)想過(guò)了要配套一次性槍頭，當(dāng)時(shí)他嘗試用特氟龍為原料制作槍頭，但是效果不佳。買(mǎi)斷移液槍專(zhuān)利之后，Eppendorf的工程師威廉·伯格曼用聚丙烯替代特氟龍，發(fā)現(xiàn)效果奇佳。

之后，能換槍頭的移液槍和自帶卡扣式帽子的EP管這一組合風(fēng)靡全球的實(shí)驗(yàn)室。而迷你離心機(jī)的加入使之成為實(shí)驗(yàn)室標(biāo)配“鐵三角”將是我們下下次的故事。

海因里希和Eppendorf公司的移液槍

再到1973年，排槍也出現(xiàn)了，實(shí)驗(yàn)狗已經(jīng)可以快樂(lè)地處理96孔板了。

但是到這一步，移液槍還有一個(gè)重要功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，那就是可調(diào)節(jié)量程。最初的移液槍可以設(shè)置多個(gè)通道（例如25、50、75、100 μl），勉強(qiáng)算可調(diào)節(jié)量程，但也只能在這四個(gè)里面切換。

1974年法國(guó)Gilson推出了第一支單道可調(diào)量程移液器，它可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)量程，并把它命名為Pipetman。再之后的70年代末期，Gilson又將吸液/排液按鈕與退吸頭按鈕相互獨(dú)立。

至此移液器的究極形態(tài)進(jìn)化完成，功能上和現(xiàn)在你在實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)到的移液槍別無(wú)二致了。但是要說(shuō)那時(shí)候地移液槍長(zhǎng)相嘛，真的是有點(diǎn)自由發(fā)揮、五花八門(mén)了。

20世紀(jì)70年代風(fēng)格迥異的移液槍

再后面移液槍發(fā)展就沒(méi)有太大改動(dòng)了，只是在原有基礎(chǔ)上做一些微小升級(jí)。加個(gè)電動(dòng)小馬達(dá)呀，重新排布下布局呀之類(lèi)的。請(qǐng)注意此時(shí)還在70年代，世界上第一個(gè)PCR反應(yīng)還要在幾年之后的1983年才出現(xiàn)。

現(xiàn)在常用的移液槍樣式

故事講到這里你可能會(huì)問(wèn)，移液槍的發(fā)明人海因里希后來(lái)怎么樣了呢，為什么一點(diǎn)關(guān)于他的消息都沒(méi)有了呢？因?yàn)樗ナ懒恕?964年，在巴伐利亞的埃布西（Eibsee）一個(gè)湖中游泳時(shí)，海因里?！な┠崽夭恍夷缤觥＞嚯x他的專(zhuān)利獲批僅僅兩年多，他離開(kāi)這個(gè)世界的時(shí)候不會(huì)知道，自己的發(fā)明將來(lái)會(huì)如何風(fēng)靡全世界的生物實(shí)驗(yàn)室。

海因里希向來(lái)是一個(gè)有發(fā)明天賦的人，早在他在馬爾堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院求學(xué)時(shí)，就發(fā)現(xiàn)手動(dòng)測(cè)量血液凝固的實(shí)驗(yàn)極其耗時(shí)，因此開(kāi)發(fā)了一種儀器，使用兩根特殊排列的導(dǎo)線(xiàn)作為電極，電極在血液中來(lái)回移動(dòng)，直到凝結(jié)的血液在導(dǎo)線(xiàn)之間形成永久性傳導(dǎo)觸發(fā)一個(gè)停止時(shí)鐘。

幾家大公司的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)都曾嘗試開(kāi)發(fā)這個(gè)儀器，但是全都以失敗告終，只有他單槍匹馬以簡(jiǎn)陋的條件成功了。如果他沒(méi)有去世，可能會(huì)發(fā)明更多對(duì)實(shí)驗(yàn)室很有幫助的儀器設(shè)備。

他發(fā)明的移液槍吸起實(shí)驗(yàn)室的一滴滴小小液體，掀起了生物科研領(lǐng)域的驚濤駭浪。他自己化身一滴液體，長(zhǎng)眠在了1964年巴伐利亞安靜的湖面之下。

海因里?！な┠崽兀?925年5月10日 - 1964年8月27日

參考資料

1.https://biotechinasia.wordpress.com/2015/08/26/a-journey-in-to-the-history-of-micropipettes/

2.https://en.wikipedia.org/wiki/File:Early_pipette.jpg

3.https://www.wiki.de-de.nina.az/Heinrich_Schnitger.html

4.https://pasteur-pipette.com/history-of-pasteur-pipettes/

5.https://www.mta-dialog.de/artikel/heinrich-schnitger-und-die-entwicklung-der-kolbenhubpipette

6.https://www.instructables.com/How-to-Make-a-Your-Own-Glass-Pipette/

7.https://thebiomedicalscientist.net/science/no-more-sucking-60-years-micropipette

8.https://www.chemistryworld.com/opinion/schnitgers-pipette/7789.article

9.https://www.the-scientist.com/foundations-old/the-original-micropipette-48026

10.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1369176/

11.https://en.wikipedia.org/wiki/Pipette#/media/File:2Pipettierhilfen.jpg