Qui mostriamo i passaggi chiave nel processo di creazione di artropodi di alta qualità, incastonati in resina, per l'istruzione educativa e la divulgazione.
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Articolo metodologico
Gettamento trasparente in resina degli artropodi per l'uso in educazione, divulgazione e ricerca
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il nostro lavoro precedente ha pubblicato un protocollo per creare artropodi di rilevanza medica in resina da utilizzare in attività educative e di sensibilizzazione. Questo protocollo è stato adottato da diverse iniziative volte a creare una tecnica di montaggio che minimizzi i danni all'artropodo, crei un prodotto sicuro da maneggiare e preservi la capacità di vedere le caratteristiche morfologiche per l'identificazione. Il nostro protocollo si è evoluto e attualmente sta creando artropodi in resina con qualità migliorata grazie all'acquisto di attrezzature aggiuntive e modifiche ai processi. Presentiamo questo protocollo migliorato con passaggi per minimizzare le bolle, adattarsi a diversi tipi di artropodi e creare blocchi finali lucidati con visibilità da sei lati. Evideniamo inoltre le preoccupazioni di biosicurezza dovute ai fumi durante l'induritura della resina, all'uso di utensili elettrici e alla polvere generata durante la carteggiatura e la lucidatura dei blocchi di resina. Questo protocollo visualizzato faciliterà l'adozione della fusione trasparente in resina degli artropodi a una comunità più ampia. L'elenco di apparecchiature e consumabili che abbiamo adottato in diversi anni di tentativi ed errori permetterà ad altri programmi di giudicare se questo protocollo sia un'opzione valida per l'adozione.
Introduzione
Esemplari di alta qualità e integri sono risorse fondamentali per insegnare le abilità di identificazione degli artropodi aitirocinanti 1,2. Spesso, le collezioni didattiche contengono delicati esemplari appuntiti o fissati che possono mancare di caratteristiche chiave a causa della frequente manipolazione o possono essere difficili da vedere da più angolazioni per comprendere le relazioni spaziali delle caratteristiche identificativechiave 3. Questi possono essere frustranti sia per studenti che per insegnanti, e specie rare, difficili da raccogliere e non localizzate possono essere limitate o del tutto assenti nelle collezioni didattiche per timore della distruzione dei campioni.
Oltre all'apprendimento formale istituzionalizzato, educare il pubblico fa parte della missione di molti programmi accademici ed estensionali, studi medici e veterinari, parchi e centri naturalistici, musei e distretti di controllo zanzare/vettori 4,5. In queste situazioni, esemplari conservati e resistenti sono fondamentali, ed è ottimale mostrare esemplari che possono sopravvivere a un'analisi pratica da parte di bambini, danni accidentali o cadute. Gli esemplari di insetti spilloti o appuntiti non offrono la durabilità necessaria per questi contesti educativi, e quelli in conservanti liquidi come l'etanolo sono difficili da osservare attraverso contenitori e difficili da rimuovere e maneggiare. Dato che i modelli 3D di insetti hanno dimostrato di migliorare l'istruzione deglistudenti 6, fornire agli studenti artropodi di alta qualità conservati in resina dovrebbe offrire benefici. Uno studio recente di Bron et al. ha utilizzato zecche e altri artropodi incorporati nella resina per valutare la capacità del pubblico di riconoscere la specie vettore dizecche 7. Un altro progetto ha utilizzato insetti esotici della foresta in resina ('insetti da viaggio') posizionati in punti di geocache per sensibilizzare sui parassiti forestalinon autoctoni 8. Questo lavoro si basa su entomologi precedenti che hanno progredito protocolli per infondere insetti nella resina dadecenni 9,10. Lavorando con vari artropodi nello sviluppo del nostro protocollo, abbiamo scoperto che insetti delicati con scaglie (ad esempio, zanzare) sono più difficili da inserire nella resina, poiché squame e arti spesso si perdono durante le fasi di versamento della resina. Inoltre, gli esemplari conservati in etanolo per lunghi periodi sono meno ideali per l'incasaggio della resina poiché l'etanolo sbiadisce la colorazione importante per l'identificazione (ad esempio, motivi ornati su scuta di zecche).
Per ampliare le nostre collezioni didattiche di artropodi sia per l'istruzione formale in aula (ad esempio, entomologia medica e veterinaria), sia per programmi di sensibilizzazione ed estensione che educano il pubblico, abbiamo sviluppato un protocollo per il cast chiarodegli artropodi 11. Abbiamo pubblicato questi metodi poiché la maggior parte delle aziende commerciali che producono insetti incorporati in resina mantiene i loro protocolli confidenti. Dalla nostra pubblicazione del 2018, abbiamo acquistato attrezzature aggiuntive e ottimizzato ulteriormente il protocollo, che ora è presentato qui. Nella Tabella dei Materiali presentiamo tutte le attrezzature e i consumabili utilizzati in questo protocollo.
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Protocollo
ATTENZIONE: I rischi associati al protocollo di produzione della resina includono l'esposizione a fumi tossici provenienti dalla resina non polimerizzata, il contatto con resina e catalizzatore non induriti, l'uso di utensili elettrici e la produzione di polvere durante le fasi di taglio/levigatura/lucidatura. Una cappa o un'area ben ventilata e guanti in nitrile sono necessari quando si lavora con resina non polimerizzata. Se resina o catalizzatore entrano in contatto con la pelle, lava immediatamente l'area con acqua e sapone. Quando si taglia/carteggia/lucida i blocchi di resina stagionati, è necessario indossare un respiratore a mezza faccia ben montato.
1. Preparazione del campione e dell'etichetta
NOTA: La preparazione degli esemplari dipende dall'artropode utilizzato. Campioni e etichette devono essere preparati e messi da parte per l'uso prima della preparazione dello strato di resina 1.
- Scegli un esemplare da mettere nella resina.
- Zecche: Rimuovi le zecche che sono state conservate nel congelatore o al 70% etanolo. Posizionare zecche adulte e ninfe estratte dal 70% di etanolo tra due vetrine al microscopio, applicando una leggera pressione ai lati della zecca per rimuovere l'eccesso di etanolo che potrebbe trovarsi all'interno. Poi, posiziona la zecca su una superficie piana e lasciala asciugare per almeno 5 minuti prima di essere aggiunta alla resina.
NOTA: Le zecche conservate nel congelatore non devono essere pressate tra le vetri del microscopio, ma dovrebbero essere lasciate a temperatura ambiente come detto sopra. - Zanzare: Le zanzare adulte appena emerse sono migliori per essere incorporate nella resina, poiché hanno più probabilità di avere tutte le caratteristiche diagnostiche (squame, ecc.). Per ottenere zanzare adulte appena emerse quando esistono colonie o popolazioni naturali provenienti dal campo, si mettono larve o pupe in acqua in una camera di emergenza, e dopo l'eclosione, gli adulti entrano nel compartimento superiore della coppa di emergenza. Metti le zanzare adulte appena emerse nel congelatore per ucciderle, poi rimuovi e lasciale riposare a temperatura ambiente per almeno 5 minuti prima di aggiungerle alla resina.
NOTA: Il tempo per uccidere le zanzare nel congelatore dipende dalla temperatura del congelatore (ad esempio, le zanzare vengono uccise in ~10 minuti dopo essere state messe in un congelatore a -80 °C). Le zanzare adulte dovrebbero essere utilizzate entro poche ore dall'uccisione, poiché si disidratano se conservate nel congelatore per lunghi periodi. - Larve/larve di zanzara e altri Diptera: Rimuovere le larve dall'etanolo e immergerle nel catalizzatore di resina per almeno 20 minuti prima di aggiungerle alla resina.
NOTA: Inserire questi esemplari nel catalizzatore sostituisce l'etanolo all'interno del loro corpo senza seccare il campione e farlo raggrinzire. - Altri artropodi: Per molti artropodi, segui le indicazioni sopra indicate per altre zecche o zanzare, a seconda di quanto siano delicate le caratteristiche esterne.
- Zecche: Rimuovi le zecche che sono state conservate nel congelatore o al 70% etanolo. Posizionare zecche adulte e ninfe estratte dal 70% di etanolo tra due vetrine al microscopio, applicando una leggera pressione ai lati della zecca per rimuovere l'eccesso di etanolo che potrebbe trovarsi all'interno. Poi, posiziona la zecca su una superficie piana e lasciala asciugare per almeno 5 minuti prima di essere aggiunta alla resina.
- Crea etichette con le informazioni desiderate (ad esempio, nomi scientifici e fasi del ciclo vitale). Stampare etichette su fogli trasparenti con una stampante laser (non inkjet). Taglia le etichette a misura.
- Usa un carattere Times New Roman corsivo di misura 8. Usa un carattere Times New Roman in corsivo di dimensione 12 per i cicli di vita o esemplari con corpo più grande.
- Per le collezioni didattiche contenenti esami pratici di laboratorio, assicurati che gli artropodi in resina siano etichettati in modo da indicare agli insegnanti quale specie sono, ma non agli studenti testati sulle loro capacità di identificazione. In questo contesto, si utilizzano piccoli codici QR, di circa 1 cm2, che permettono a uno smartphone di collegarsi a un sito web contenente informazioni sulla specie.
NOTA: Bisogna prestare attenzione a tagliare le etichette in modo esposto e uniforme per migliorare la qualità.
2. Strato di resina 1
ATTENZIONE: Tutti i passaggi che coinvolgono la resina non polimerizzata vengono eseguiti all'interno di una cappa aspirante ventilata all'esterno, dato il prodotto di fumi dannosi. Eseguire questi passaggi in un ambiente ben ventilato, come all'aperto, è un'altra opzione.
- Indossa i guanti di nitrile prima di lavorare con resina o catalizzatore non polimerizzata.
NOTA: Se quantità eccessive di resina si accumulano sui guanti durante la preparazione degli strati di resina, togliti i guanti facendo attenzione a evitare il contatto resina-pelle. Se i guanti contengono resina non polimerizzata, lasciali nella cappa per 24 ore per farli asciugare completamente prima di buttarli nella spazzatura. Se la resina entra in contatto con la pelle, lava immediatamente l'area interessata con sapone e acqua, come indicato sull'etichetta. - Misura circa 60 mL (~2 oz) di resina in un bicchiere di plastica. Versa la resina dal bicchiere di plastica in una ciotola di plastica. Metti la ciotola di plastica contenente resina in un bagno d'acqua a 32 °C.
NOTA: La resina non deve essere riscaldata in un bagno d'acqua per più di 15 minuti. - Aggiungi 12 gocce di catalizzatore (~540 μL) nella ciotola di plastica contenente la resina. Mescola resina e catalizzatore con un cucchiaio di plastica lentamente e con cura per ~1 minuto.
NOTA: Il rapporto resina/catalizzatore può variare in base al marchio della resina. Se il rapporto differisce da quello sopra, segui le raccomandazioni del produttore. - Versa la miscela resina/catalizzatore dalla ciotola di plastica in uno stampo in silicone posizionato su un blocco di legno nella pentola a pressione (vedi il passo 5.1).
NOTA: La viscosità della miscela dovrebbe essere simile a quella dello sciroppo di mais (o del miele riscaldato). - Aspetta circa 5-20 minuti che la resina inizi a indurirsi e sia sufficientemente appiccicosa prima di aggiungere il campione.
NOTA: I tempi di polimerizzazione della resina dipendono da molti fattori come temperatura, umidità ed altitudine.
3. Campioni in resina
- Posizionare l'esemplare al centro del primo strato di resina per garantire che le caratteristiche diagnostiche (ad esempio, gli spiracoli sulle larve di mosca) siano posizionate in modo da poter essere facilmente osservate.
- Posizionare l'etichetta sopra il primo strato di resina nella prossimità desiderata del campione.
4. Strato di resina 2
- Misura circa 60 mL (~2 oz) di resina in un bicchiere di plastica. Versa la resina dal bicchiere di plastica in una ciotola di plastica. Metti la ciotola di plastica contenente resina in un bagno d'acqua a 32 °C.
NOTA: La resina non deve essere riscaldata in un bagno d'acqua per più di 15 minuti. - Aggiungi 12 gocce di catalizzatore (~540 μL) nella ciotola di plastica contenente la resina. Mescola resina e catalizzatore con un cucchiaio di plastica lentamente e con cura per ~1 minuto.
NOTA: Una mescolata energica creerà bolle eccessive che potrebbero rimanere nel prodotto finale e ridurre la chiarezza del campione (Figura 1). La miscela può anche apparire leggermente verde una volta completata la miscelazione. - Versa lentamente la seconda miscela resina/catalizzatore dalla ciotola di plastica direttamente sopra i campioni e lungo i bordi dell'interno dello stampo, riempiendo lo spazio rimanente nello stampo (Figura 2C).
NOTA: La viscosità della miscela dovrebbe essere simile a quella dello sciroppo di mais (o del miele riscaldato). - Effettuare le ultime modifiche al campione, come riposizionare le appendici (zampe, ali, antenna) secondo necessità (Figura 2D).
- Togliere e smaltire i guanti secondo il protocollo di smaltimento.
5. Potenzometro a pressione
- Metti un blocco di legno nel vaso per sollevare la superficie su cui gli stampi devono essere posizionati e gestiti.
NOTA: Gli stampi possono essere posizionati nel vaso sul blocco di legno prima di versare il primo strato per evitare fuoriuscite accidentali o movimenti del campione che potrebbero verificarsi se gli stampi venissero trasferiti dopo che la resina è stata colata prima che gli strati siano stati fissati. - Chiudi saldamente il vaso e applica pressione a 60 psi (Figura 3). Lascia le muffe nella pentola a pressione per circa 24 ore.
NOTA: Gli stampi possono essere lasciati nella pentola a pressione fino a 72 ore senza differenze evidenti nel prodotto finale. - Rilascia la pressione e rimuovi gli stampi dal vaso a pressione.
- Rimuovi i blocchi di resina dagli stampi e lasciali a temperatura ambiente finché i passaggi restanti non saranno pronti per essere eseguiti.
NOTA: Le superfici della resina possono risultare un po' appiccicose al tatto (ad esempio, toccare la resina lascerà un segno digitale), e i lati che hanno toccato lo stampo possono presentare un po' di sbiancamento superficiale. Queste imperfezioni superficiali verranno rimosse durante le procedure successive.
6. Preparazione del prodotto finale
ATTENZIONE: I passaggi di taglio, carteggiatura e lucidatura vengono tutti eseguiti in un edificio separato con aspirapolvere da officina, data la produzione di polvere e la necessità di protezione respiratoria. Un respiratore deve essere indossato e regolato di conseguenza per adattarsi saldamente alla faccia della persona che taglia, carteggia o lucida i blocchi di resina induriti prima di eseguire uno qualsiasi dei passaggi seguenti. Alla Texas A&M University, il nostro programma di Salute e Sicurezza Ambientale richiede a ogni dipendente di superare un test di adattamento del respiratore utilizzando un respiratore a mezza faccia con un filtro particolato P100 del National Institute for Occupational Safety and Health.
- Taglia i blocchi di resina a misura usando una sega a nastro.
NOTA: Si presta attenzione a creare blocchi uniformi/bilanciati con i campioni centrati (Figura 4A). - Carteggia tutti e sei i lati del blocco di resina usando la levigatrice a disco (Figura 4B). Ripeti i passaggi per tutti i lati usando la levigatrice a nastro da 4 x 30 pollici a grana 600 (Figura 5A), seguita dalla carteggiatura su tutti i lati con la levigatrice a nastro da 1 x 30 pollici da 2.000 grana (Figura 5B).
NOTA: Per ottenere la massima chiarezza nel prodotto finale, tieni entrambi i lati del blocco di resina nella stessa orientazione per ogni tipo di nappa. - Tieni delicatamente un lucidante rosso in ossido di alluminio e lucidante contro la ruota abrasiva per alcuni secondi, poi tieni delicatamente il blocco di resina contro il disco abrasivo a un angolo di 45° (Figura 5C).
- Usa un panno o tessuto per rimuovere l'eccesso di lucidatura da tutti i lati del blocco di resina. Ripeti tutte le volte necessarie finché non si raggiunge la chiarezza desiderata.
- Ripeti gli stessi passaggi usando una seconda ruota lucidatrice con una lucidatura bianca e diamantata. Ripeti tutte le volte necessarie finché non si raggiunge la chiarezza desiderata e il colore coperto dalla lucidatura rossa viene rimosso.
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Risultati
Gli esemplari inseriti con successo saranno circondati da resina trasparente e incolore, con tutti i lati lisci. Il campione sarà chiaramente visibile da qualsiasi lato del blocco di resina. Le caratteristiche del campione importanti per l'identificazione, come i motivi di colore, la forma e la dimensione delle scaglie e altre caratteristiche anatomiche, saranno visibili con l'uso di un microscopio dissezionale. Caratteristiche meno desiderabili degli art...
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Discussione
Preparazione degli esemplari
I metodi di conservazione possono dipendere dall'esemplare con cui si lavora. I metodi comuni di conservazione dei campioni includono etanolo al 70% o congelamento, entrambi compatibili con l'incorporamento della resina. Questi metodi sono utili per preservare caratteristiche chiave dell'esemplare, come colorazione, scaglie, peli e altre caratteristiche fisiche.
Preparazione degl...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da divulgare.
Ringraziamenti
Apprezziamo gli studenti universitari passati e attuali che hanno contribuito alla produzione della resina, tra cui Jake Host, Katelyn Humlicek, Erik Aguirre Cordero, Isaac Luna, Michael Riley, Elise Hoffman, Megan Nicholson, Allison Speed e Jesus Rene Garcia Lunar. Il sostegno finanziario è stato fornito dal Dipartimento di Entomologia della Texas A&M University e dal Texas EcoLab Program (GLH, RCR). I seguenti artropodi montati in resina durante questo studio sono stati forniti dai Centers for Disease Control and Prevention per la distribuzione da parte di BEI Resources, NIAID, NIH: Rhodnius prolixus adulto, ceppo CDC, NR-44077; NIAID, NIH: Adulto di Haemaphysalis longicornis, NR-51846; NIAID, NIH: Rhipicephalus sanguineus adulto, NR-42512; NIAID, NIH: Dermacentor variabilis adulto, NR-42513; NIAID, NIH: Ixodes scapularis adulto, NR-42510; e NIAID, NIH: Amblyomma americanum adulto, NR-42514. Lutzomyia longipalpis è stata fornita dal Walter Reed Army Institute of Research per la distribuzione di BEI Resources, NIAID, NIH: Lutzomyia longipalpis adulto, ceppo Jacobina, Brasile (LLJB), NR-44015. Il Simulium vittatum utilizzato in questo lavoro è stato prodotto con il supporto dell'Ordine di Lavoro NIH C-08, Contratto n. HHSN2722017000351, Ordine di Lavoro n. 75N93020F00002, ottenuto tramite BEI Resources, NIAID, NIH: Simulium vittatum, Adulto, NR-53893.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Compressore d'aria | California Air Tools CAT-1P1060S Light & Light & Lights Compressore d'aria portatile silenzioso, argento | Utensili ad aria California | https://a.co/d/07y4iGha |
| Tubo del compressore d'aria | California Air Tools HFH25.25 Hybrider Flex 1/4in 25ft tubo d'aria ibrido con raccordi ad aria a connettimento rapido, blu | Utensili ad aria California | https://a.co/d/0cboxu7J |
| Sega a nastro | G0803 9" Sega a nastro da banco | https://www.grizzly.com/products/grizzly-9-benchtop-bandsaw-w-laser-guide-quick-release/g0803z (Analog Machine) | |
| Levigatrice a nastro | Levigatrice da banco Bucktool 1 x 30 in con disco da 5 pollici con deposito chiave inglese e facile togliere il coperchio nuscitore | Bucktool | https://a.co/d/017GmVQI |
| Ruota lucidante | 6 pollici Benchtop Buffer Heavy Duty 1/2 HP; Include due ruote abrasive | Macchinari Centrali | https://a.co/d/0iGsbSCu |
| Levigatrice a disco | Levigatrice a disco a nastro BUCKTOOL 5.0A da 4 pollici x 36 pollici e levigatrice a disco da 6 pollici con motore a trasmissione diretta da 3/4HP e base al portatile | Bucktool | https://a.co/d/08AsKXva |
| Pad per la lucidatura x2 | Passigliette di ricambio per la ruota di lucidatura | Enkay | https://a.co/d/07WajxZ5 |
| Pentola a pressione | CALIFORNIA AIR TOOLS 255C Pentola a pressione da 2,5 galloni per la colata, blu | Utensili ad aria California | https://a.co/d/0j3vGi3P |
| Aspirapolvere da officina per raccogliere polvere | Raccoglitore di polvere BUCKTOOL 1.2 HP Auto Start 750CFM con 3 sacchetti per la raccolta della polvere, capacità di 5.4 sacchi cubi e 5 riduttori per lavorazione del legno DC50 | Bucktool | https://a.co/d/0cEA39ii |
| Bagno d'acqua | Bagno d'acqua termostatico digitale JOANLAB | JoanLab | https://a.co/d/0gJLNyWG |
| Consumabili | |||
| Lucidatura del cero, rosso | SCOTTCHEN Red Lucidatura Lucidatura Composto da taglio grossolanato, Gioielli Rouge | Scottchen | https://a.co/d/caLtcNL |
| Lucidatura del cero, bianco | D2903 Composto per lucidatura da 1 libbra | Woodstock | https://a.co/d/061T4kWU |
| Respiratore a metà faccia | 3M Rugged Comfort Quick Latch Semi Facciale Respiratore Riutilizzabile 6502QL, NIOSH | 3M | https://a.co/d/0g3wMldi |
| Filtri per respiratore a mezza faccia | Filtro Particolato 3M P100 Protezione Respiratoria, 2097/071184 (AAD) | 3M | https://a.co/d/05a6ydbM |
| Resina | Resina da colata Clear-Lite, Tap Plastic | Rubinetto in plastica | https://www.tapplastics.com/product/mold_making_materials/casting_products/tap_clear_lite_casting_resin/75 |
| Catalizzatore a resina | Catalizzatore liquido MEKP, Tap Plastic | Rubinetto in plastica | https://www.tapplastics.com/product/fiberglass/polyester_resins/tap_mekp_liquid_catalyst/40 |
| Resina & Catalizzatore a resina (Alternativa) | Resina UV trasparente per colla, Solarez (incluso MEKP Catalyst) | Solarez | https://solarez.com/solarez-clear-casting-uv-resin.html |
| Nastri per carteggiatura | Abrasivi Red Label 4 x 36 in carburo di silicio grana 600 | Abrasivi Red Label | https://a.co/d/0hkYmjI7 |
| Dischi per cartatura | 1 x 30 2000 Grit 9 Micron Blue Polishing Belt con retro in Mylar Ultra Flexible Cushioned | Fornitura Pro Sharpening | https://a.co/d/01pCnNnN |
| Dischi per cartatura | Disco PSA Norton Metalite R228, adesivo sensibile alla pressione, ossido di alluminio, 5' ’ Diametro, grana 80 | Norton | https://a.co/d/0cqqdpMq |
| Stampi in silicone | Stampi quadrati in silicone per resina, moldi in resina di grandi dimensioni Stampi lucidi a quadrato profondo 6,6''x 2'' w (con 2 stampi piccoli quadrati o rettangolari) | https://a.co/d/06Qasc1G | |
| Fogli di trasparenza | Ohp Clear Printing Transparent Film trasparente 8,5 x 11 pollici per proiettori aerei, per stampanti laser | Craftiff | https://a.co/d/07L2g0AT |
Riferimenti
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Ristampe e permessi
