2/2. Можно ли заменить лабораторную центрифугу чем попроще?

Больше похоже на это

законы динамики

от Марго Марго

Правила и нормы при организации урока по проекту 1 учение - 1 компьютер

от Tanya Ylyanova

Технологии и материаловедение

от Aytana Abulova

Схема аналізу уроку хімії

от Маргарита Анатоліївна

что можно использовать для центрифугирования?

ручная центрифуга по типу детской игрушки «жужжалка»

Spinning toy reinvented as low-tech centrifuge by Devin Powell

https://www.nature.com/news/spinning-toy-reinvented-as-low-tech-centrifuge-1.21273

A 3D-printed hand-powered centrifuge for molecular biology by Byagathvalli et al.

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000251

плохо контролируемые условия центрифугирования; требуется что-то делать самому

минимальная стоимость (м.б. нулевая); делается из материала на выброс; время изготовления 15-30 минут

ручная центрифуга для сушки салата

A Hand-Powered, Portable, Low-Cost Centrifuge for Diagnosing Anemia in Low-Resource Settings by J.Brown et al.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3144833/

плохо контролируемые условия центрифугирования; нужно приспособить для работы с пробирками

не требует электропитания; очень недорого; доступно любому

центрифуга из дрели или гравера

требует покупки электрического инструмента; требует изготовления ротора

контролируемая скорость центрифугирования; состоит из легко изготавливаемого ротора и доступного инструмента; дешевле, чем 3D-печатная центрифуга

3D-печатные самодельные центрифуги

требуется электропитание; нужен доступ к 3D-принтеру; желателен навык трехмерного моделирования

контролируемые условия центрифугирования; не требуют покупки в специализированных фирмах; могут быть сделаны самостоятельно

лабораторные центрифуги

дорогое оборудование; требуется подключение к электрической сети

точно контролируемые условия осаждения; есть центрифуги с охлаждением для нестабильных веществ

они оседают с разной скоростью под действием центробежной силы

Статьи для чтения

Byagathvalli e.a., 2019

Byagathvalli G., Pomerantz A., Sinha S., Standeven J., Bhamla M.S. A 3D-printed hand-powered centrifuge for molecular biology. PLoS Biol. 2019; 17(5): e3000251. doi: 10.1371/journal.pbio.3000251

Brown e.a., 2011

Brown J., Theis L., Kerr L., Zakhidova N., O'Connor K., Uthman M., Oden Z.M., Richards-Kortum R. A hand-powered, portable, low-cost centrifuge for diagnosing anemia in low-resource settings. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2011; 85(2): 327-332. doi: 10.4269/ajtmh.2011.10-0399

Лабораторная работа 2/2

оформление результатов

Выполняется внеаудиторно. Загружается дистанционно для оценки преподавателем с использованием выбранного формата интерактивного общения (LMS, облачное файлохранилище, социальные сети, онлайн-сервисы организации совместной работы и т.д.).

2/2 д - результат факторного эксперимента

Конструирование и изготовление: студенты либо индивидуально, либо в парах изготавливают корпус центрифуги под микроцентрифужные пробирки объемом 0,2 мл, 0,5 мл, 1,5 мл или 2 мл из пластиковых крышек или сосудов. В качестве приводного шнура рекомендуется использовать капроновый бытовой шнур или витую леску диаметром 2 мм.

В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:

1. цель экспериментов,
2. проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),
3. протокол факторного эксперимента (планируется самим студентом),
4. результаты факторного эксперимента,
5. построение таблицы влияния времени центрифугирования на эффективность осаждения,
6. определение времени центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,
7. общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.

Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

2/2 г - результат факторного эксперимента

Конструирование и изготовление: группа коллективно выбирает наилучший способ размещения и крепления микроцентрифужных пробирок в центрифуге, после чего реализует свой проект.

В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:

1. цель экспериментов,
2. проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),
3. протокол факторного эксперимента (планируется самим студентом),
4. результаты факторного эксперимента,
5. построение таблицы влияния времени центрифугирования на эффективность осаждения,
6. определение времени центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,
7. общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.

Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

2/2 б и 2/2 в - результаты факторного эксперимента

В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:

1. цель экспериментов,
2. проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),
3. протокол факторных экспериментов (планируется самим студентом),
4. результаты факторных экспериментов,
5. построение таблицы влияния уровней факторов на эффективность осаждения,
6. определение минимально необходимого сочетания величины RCF (2/2 б) или RPM (2/2 в) со временем центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,
7. общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.

Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

2/2 а - описательное

В свободной форме, отражающей:

1. цель эксперимента,
2. протокол выполнения работы,
3. пошаговые иллюстрации выполнения протокола в виде фото- или видеофайлов:
4. общий вывод с указанием, удалось ли получить препарат окрашенных дрожжей для последующих экспериментов.

лабораторные протоколы

2/2 д. Ручная самодельная центрифуга

2/2 г. Ручная центрифуга для сушки салата

Проверяемый фактор: (1) время центрифугирования - четыре уровня фактора.

2/2 в. Центрифуга на гравере

Проверяемые факторы: (1) скорость вращения вала (RPM) - три уровня фактора; (2) время центрифугирования - три уровня фактора.

2/2 б. Лабораторная центрифуга

Проверяемые факторы: (1) относительное центробежное ускорение (g, RCF) - три уровня фактора; (2) время центрифугирования - три уровня фактора.

2/2 б - 2/2 д. Общий протокол

Каждый студент использует один или два варианта окрашенных дрожжей для тестов по осаждению на четырех вариантах центрифуг: лабораторная миницентрифуга (2/2 б), центрифуга на основе гравера (дремеля) (2/2 в), ручная центрифуга для сушки салата (2/2 г) и самодельная ручная центрифуга (2/2 д). Самодельную центрифугу с ручным приводом студенты изготавливают индивидуально или в парах. Оптимальное решение проблемы размещения и крепления пробирок внутри центрифуги для сушки салата группа ищет коллективно.

Что нужно сделать?

Используя в качестве тестовых объектов суспензии окрашенных дрожжей, студенты-магистранты должны самостоятельно спланировать проведение факторных экспериментов, которые бы позволили сравнить результаты осаждения клеток на разных центрифугах. Также самостоятельно студенты определяют критерии оценки степени эффективности осаждения клеток. Для того, чтобы избежать существенных ошибок при планировании экспериментов, общие принципы разработки таких экспериментов и некоторые особенности их приложения к лабораторной работе 2/2 обсуждаются в ходе вводного мини-коллоквиума занятия.

В следующих разделах указывается, какие параметры следует варьировать при использовании конкретных центрифуг.

2/2 а. Получение препарата окрашенных дрожжей

Протокол выполнения опыта

Предпочтительные красители: нейтральный красный, конго красный, метиленовый голубой, бриллиантовый зеленый, сафранин, кристаллический фиолетовый.

Ход выполнения

1. Приготовьте окрашенные дрожжи в соответствии с протоколом 1/2 а из занятия 1.

организация работы

Подготовительная часть (преподаватель + лаборант): подготовка необходимых материалов и оборудования.

Подготовительная часть (лаборант): выращивание суточной культуры дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Основная часть (студенты на занятии): на всю группу готовится (в зависимости от размера группы) от 4 до 6 видов окрашенных дрожжей, для чего студенты делятся на соответствующее число рабочих подгрупп. Предпочтительные красители: нейтральный красный, конго красный, метиленовый голубой, бриллиантовый зеленый, сафранин, кристаллический фиолетовый. Каждый студент использует один или два варианта окрашенных дрожжей для тестов по осаждению на всех вариантах центрифуг. Самодельную центрифугу с ручным приводом студенты изготавливают индивидуально или в парах.

Важно! Поскольку студенты работают с разными условиями экспериментов преподавателю следует обеспечить студентам возможность ознакомиться с результатами друг друга. Делать это в ходе выполнения эксперимента или во время заключительного мини-коллоквиума занятия - выбор преподавателя.

Также важно! В ходе этой лабораторной работы студенты определяют условия использования самодельных центрифуг для других лабораторных работ на этом и последующих занятиях.

результаты обучения

вопросы для обсуждения

1. Какой принцип положен в основу дифференциального осаждения частиц и молекул?
2. Как рассчитать относительное центробежное ускорение при работе центрифуги?
3. Что важнее для достижения успешного результата дифференциального осаждения частиц - время центрифугирования или величина относительного центробежного ускорения?

развиваемые навыки

• формулировать научную гипотезу для последующей экспериментальной проверки
• планировать проведение факторных экспериментов для сравнительного анализа методик
• конструировать и изготавливать простейшие лабораторные устройства

Центрифуга

Прибор, который позволяет осаждать частицы из растворов, причем осаждаются они с разной скоростью

что осаждаем в биологических экспериментах

осадки балластных веществ

Специальными осадителями можно заставить выпасть в осадок балластные вещества, в то время, как нужные соединения останутся растворенными. Например, для некоторых анализов необходимо депротеинизировать пробу, т.е., удалить из неё белки. Часто это делают, осаждая белки сульфосалициловой или трихлоруксусной кислотами

осадки целевых веществ

Осаждение тех соединений, что мы хотим отделить от остальных - например, белки и нуклеиновые кислоты можно осаждать из растворов этиловым или изопропиловым спиртом

субклеточные структуры

Различные органеллы, куски мембран, клеточный дебрис из гомогената после разрушения (лизиса) клеток

клетки

При выделении из образцов окружающей среды или из культуральной среды

2019, Валерий Зайцев. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная

2/2. Можно ли заменить лабораторную центрифугу чем попроще?