Разбивачи, Dremelfuges и оптични пинсети - 💡 Fix My Ideas

Разбивачи, Dremelfuges и оптични пинсети

Разбивачи, Dremelfuges и оптични пинсети


Автор: Ethan Holmes, 2019

Fabbed Lab: Научноизследователската група DIY, основана от автора, създава безплатни инструкции за изработване на „стандартно лабораторно оборудване, използващо местно оборудване“.

Два от най-полезните DIY проекти, за които знам, са модифициран плейър, който не прави звук и кухненски миксер, който смесва съдържанието му. И двете са научно-изследователско оборудване. Учените, както аматьорски, така и професионални, изграждат оборудване за извършване на реални и важни експерименти. Инструментите варират от прости модификации на приспособления за $ 10 до точни инструменти за $ 100,000, построени от нулата. Оборудването „Направи си сам“ е алтернатива, която може да спести пари и да бъде по-лесна за ремонт, отколкото търговските версии на стандартното оборудване от затворена кутия. Но в същото време някои от най-съвременните изследвания, направени днес, са възможни само чрез нови инструменти „Направи си сам“.

  

  

(Отляво надясно) Този ротатор за проба използва DC мотор за осигуряване на непрекъснато смесване на лабораторни проби. Центрофуга, изработена от ръчна яйценосна батерия. Този $ 30 DIY магнитна бъркалка върши работата на своя колега от $ 250 - $ 1000.

Стандартните методи за идентифициране на протеини и ДНК с багрила изискват една нощна дестилираща стъпка върху ротатор за проба. Отглеждането на различни едноклетъчни организми се извършва с подобно разбъркване. Вместо да купуват търговски ротатор за $ 500, или една про- цедура може да бъде завършена чрез модифициране на грамофон, за да се въртят образци на контейнери, а не на плочи. Чрез добавяне на адаптер за провеждане на епруветки, вашият кухненски смесител може да се превърне в центрофуга за отделяне на проби като бактериални култури или кръвни съставки.

Центрофугата е работна коня на научно-изследователската лаборатория по биология и има многобройни възможности за проучвания. Един пример е малка центрофуга, която изисква не повече от 30 минути прости модификации на ръчната яйценосна батерия. Не звучи като инструмент за научни изследвания? Помисли отново. Той е проектиран от един от най-известните химици в света, Джордж Уайтсайдс, в Харвард. За да се използват такива прости DIY оборудване - или каквото и да е оборудване - с контролирани научни изследвания, производителността трябва да бъде количествено и документирана. Дизайнът на яйцето на Whitesides е публикуван с математически изчисления и експериментални тестове.

Излизайки от кухнята и вдъхновяващо в гаража, получаваме по-висока производителност (по-бързо въртене) с „Dremelfuge“ на Cathal Garvey, 3D-роториран центрофуга, прикрепен към популярния преносим ротационен инструмент. Garvey е използвал Dremelfuge, прикрепен към стандартна бормашина за малка изолация на плазмидна ДНК от бактерии, важна стъпка в много изследвания на гени и протеини.

За да стерилизират инструментите преди експерименти, учените използват автоклав, инструмент, който по същество е голяма и сложна тенджера под налягане. За много приложения заемането на последните от вашата кухня ще работи също толкова добре, ако приемем, че можете да работите с по-малки партиди и сте готови да изчакате малко по-дълго (тенджерите под налягане работят при по-ниско налягане от автоклавите и по очевидни причини също не са проектирани вграден сушилен цикъл в края). Точно както за търговски автоклав, можете да проверите дали тенджерата под налягане е свършила работата си, като добавите автоклавна лента върху каквото сте стерилизирали - ако се появят черни ивици, температурата е достатъчно висока (обикновено 121 ° C).

Поддържането на нещата в стерилност и предотвратяването на замърсяването е важно за биологичните експерименти. Поради тази причина - и защото никой не иска непрекъснато да разбърква течност в продължение на часове - лабораторно устройство, наречено магнитна бъркалка, обикновено се използва за смесване и приготвяне на течности. Платформата на бъркалката разчита на въртящо се магнитно поле за непрекъснато и равномерно завъртане на малка магнитна лента, поставена в контейнера за течност. Основната комерсиална версия струва $ 250 - $ 1000, но университетският изследовател Малкълм Уотс е построил версия "Направи си сам" за по-малко от 30 долара, което е толкова елегантно, че колегите ми от университета дори не осъзнават, че е направено вкъщи (вижте teklalabs.org за дизайна). За разлика от всяка търговска версия, за която знам, магнитната бъркалка на Уотс изтича от батерията, така че мога лесно да я преместя около лабораторията, както е необходимо, и изследователите могат да я използват в отдалечени места или в развиващи се страни без достъп до стена.

В допълнение към гъвкавостта и достъпността на „Направи си сам“, изследователите правят своя собствена апаратура, за да могат да правят ремонти в къщата. Всъщност, не много отдавна, ремонта и дизайна на инструментариума в къщата са били обичайни в изследователските институции, но днес ще ми бъде трудно да се намери дизайнер на оборудването или научен производител на стъкло. Брайън Милиер, инженер по инструментариум в университета „Далхаузи“, казва: „Преди 30 години извърших около 95% от всички ремонти, необходими на нашите търговски инструменти.“ Днес търговското оборудване е по-сложно и частите са миниатюрни и не са лесно произведени. заменен. Уредите просто не са предназначени да бъдат ремонтирани вътрешно. Милиер твърди, че "сега мога да изпълня по-малко от 50% от необходимите ремонти, въпреки че имам 30-годишен опит в тази област."

С по-малко работа по търговско оборудване, Милие се обърна към създаването на собствено оборудване за университетски изследователи и учебни лаборатории. Например, Millier е построил $ 150 фотометър, който използва RGB LED за източника на светлина и евтин RGB светлинен сензор за откриване на цветове в експериментални решения. В лабораторията едно от многото приложения на фотометрите е откриването и количественото определяне на протеини, които са маркирани с флуоресцентни маркери (виж Нобелова награда за химия 2008).

Докато търговските спектрофотометри, които струват хиляди долари, имат пълни спектърни възможности, версията на Милиер измерва абсорбцията само в три различни дължини на вълната, съответстващи на зелено, червено и синьо. Всъщност е обичайно за DIY оборудването да има по-ограничителна функционалност, отколкото техните търговски партньори, но за много рутинни анализи тази основна функционалност е достатъчна. За маркиране на протеини повечето изследователи се съсредоточават върху ограничения набор от зелени, червени и сини дължини на вълните на общи маркери.

Инструментите, използвани за копиране на ДНК, започват от около $ 5000 и могат да станат значително по-скъпи. Докато тези PCR машини (вж. Нобелова награда за химия 1993) могат да изпълняват и други фантастични трикове, тяхната ключова функция е да циклизира температурата на пробата. Милиер изгради PCR машина за изследователи в университета си, като използваше контролер и тостер. За крайния нискотехнологичен DIY, оригиналния метод за ръчно преместване на пробата между вани с контролирана температура може да ви даде същия резултат.

Не всички решения за оборудване "направи си сам" са нискотехнологични. Много високотехнологични търговски инструменти започват като проекти от отделни учени и инженери и по-късно комерсиализират.Тази движеща сила на изграждането на себе си остава и днес. Например, оптичните пинсети са сложни инструменти, които използват лазерна светлина за много точно преместване на малки частици, като протеини, в триизмерно пространство. Понастоящем има няколко търговски варианта, но те не само са по-скъпи, не се модифицират лесно и като цяло имат по-лоши експериментални резултати. Така че, по-голямата част от изследователите изграждат свои собствени. Всъщност, ако имате 100 000 долара за оптични части и няколко месеца свободно време, можете да изградите своя собствена оптична настройка, за да манипулирате механично протеините със суб-нанометрова (10-9-метров) и 0.1-секундна резолюция. Търговските проекти ще наваксат и може би в крайна сметка надхвърлят тези DIY проекти, както направиха и за други инструменти от висок клас като електронните микроскопи. Но поне засега DIY царува върховно.

Редовно се срещам с учени, които са проектирали свои собствени инструменти, от центрофуги за яйца за бебета до високо прецизни оптични пинсети. Въпреки това, за разлика от многото други DIY форуми, научно-изследователското оборудване няма активна общност за споделяне на иновации. Ако сме сериозни по отношение на отворената наука, не трябва просто да променяме начина, по който споделяме резултатите, но и да улесним достъпа до лабораторната инфраструктура и експерименталните материали. Трябва да започнем да споделяме дизайна на оборудването. Помогнете ми на teklalabs.org.



Може Да Се Интересувате

Научете Основите на разпространението на спектъра R / C

Научете Основите на разпространението на спектъра R / C


Bright Idea: Използване на Raspberry Pi като таймер за лампа

Bright Idea: Използване на Raspberry Pi като таймер за лампа


Топ 10: 555 Таймери

Топ 10: 555 Таймери


Нов приемник на Robot за Spektrum DX6!

Нов приемник на Robot за Spektrum DX6!