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방법 논문

교육, 홍보 및 연구에 사용되는 절지동물의 투명 수지 주형

1.4K 조회수

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DOI:

10.3791/69206

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2026년 1월 16일

 ,  ,  , 
1Department of Entomology, Texas A&M University, 2Department of Veterinary Integrative Biosciences, Texas A&M University

이 논문에서

요약

여기서는 교육 교육과 홍보를 위한 고품질 수지 내장형 절지동물을 만드는 과정의 주요 단계를 보여줍니다.

초록

저희의 이전 연구는 교육 및 홍보 활동에 사용하기 위해 의학적으로 중요한 수지 내장형 절지동물을 만드는 프로토콜을 발표했습니다. 이 프로토콜은 절지동물의 손상을 최소화하고, 다루기 안전한 제품을 만들며, 형태학적 특성을 확인하여 식별할 수 있는 능력을 보존하는 장착 기술을 개발하려는 다양한 이니셔티브에서 채택되었습니다. 저희 프로토콜은 진화하여 추가 장비 구매와 공정 수정 덕분에 수지 내장된 절지동물을 현재 개선한 품질을 제공하고 있습니다. 우리는 기포를 최소화하고, 다양한 절지동물에 적응하며, 여섯 방향에서 시야가 확보된 최종 광택 블록을 만드는 단계와 함께 이 개선된 프로토콜을 제시합니다. 또한 수지 경화 과정, 전동 공구 사용, 수지 블록 샌딩 및 연마 시 발생하는 먼지로 인한 생물안전 문제도 설명합니다. 이 시각화된 프로토콜은 절지동물의 투명 수지 주조가 더 넓은 커뮤니티에 널리 받아들여지는 데 기여할 것입니다. 수년간의 시행착오 끝에 채택한 장비와 소모품 목록은 다른 프로그램들이 이 프로토콜이 채택 가능한지 판단하는 데 도움이 될 것입니다.

서론

손상되지 않은 고품질 표본은 절지동물 식별 기술을 훈련생에게 가르치는 데 매우 중요한 자원입니다 1,2. 교육 컬렉션에는 자주 다뤄져 주요 특징이 빠져 있거나 여러 각도에서 주요식별 특징의 공간적 관계를 이해하기 어려울 수 있는 섬세한 핀 또는 뾰족한 표본이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 3. 이런 것들은 학생과 교사 모두에게 좌절감을 줄 수 있으며, 희귀하고 채집하기 어렵거나 비국지인 종은 샘플 파괴를 우려해 교육 자료에서 제한되거나 아예 제외될 수 있습니다.

정규 제도화된 학습 외에도, 대중 교육은 많은 학술 및 확장 프로그램, 의료 및 수의 진료소, 공원 및 자연 센터, 박물관, 모기/매개체 방제 구역 4,5의 사명 중 하나입니다. 이런 상황에서는 내구성이 뛰어난 보존 표본이 매우 중요하며, 아이들의 직접 조사, 우발적 손상, 낙하 등에도 견딜 수 있는 표본을 보여주는 것이 최적입니다. 핀으로 고정하거나 뾰족하게 만든 곤충 표본은 이러한 교육 환경에 필요한 내구성을 제공하지 못하며, 에탄올과 같은 액체 방부제에 담긴 표본은 용기를 통해 관찰하기 어렵고 제거 및 다루기 어렵습니다. 곤충의 3D 모델이학생 교육을 향상시키는 것으로 입증된 점을 고려할 때, 수지에 보존된 고품질 절지동물을 제공하는 것도 이익이 될 것입니다. Bron 등의 최근 연구에서는 진드기와 다른 절지동물을 수지에 박혀 대중이 진드기 매개체 종을 인식하는 능력을 평가했습니다. 7. 또 다른 프로젝트는 지오캐시 위치에 수지가 삽입된 외래 숲 곤충('여행 벌레')을 사용해 외래 산림 해충에 대한 인식을 높이기 위해 사용했습니다8. 이 연구는 수십 년간 수지에 곤충을 삽입하는 프로토콜을 발전시켜 온 이전 곤충학자들을 기반으로 합니다. 프로토콜 개발에서 다양한 절지동물과 함께 작업하면서, 비늘이 있는 섬세한 곤충(예: 모기)은 수지에 박히기가 더 어렵다는 것을 발견했습니다. 비늘과 팔다리는 수지 붓기 중에 자주 손실되기 때문입니다. 더불어, 장기간 에탄올에 보관된 표본은 에탄올이 식별에 중요한 색깔(예: 진드기 스쿠타의 화려한 무늬)을 희미하게 하여 수지 임베딩에 적합하지 않습니다.

교실 내 공식 교육(예: 의학 및 수의 곤충학)과 대중 교육을 위한 홍보 및 확장 프로그램을 위한 절지동물 교육 컬렉션을 확장하기 위해, 우리는 절지동물11의 클리어 캐스팅 프로토콜을 개발했습니다. 이 방법들은 레진 내장된 곤충을 생산하는 대부분의 상업 업체들이 프로토콜을 비밀로 유지하기 때문에 발표되었습니다. 2018년 출판 이후, 추가 장비를 구입하고 프로토콜을 더욱 최적화하여 현재 여기서 소개하고 있습니다. 재료표 에는 이 프로토콜에 사용되는 모든 장비와 소모품이 제시되어 있습니다.

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프로토콜

주의: 수지 생산 프로토콜과 관련된 위험에는 경화되지 않은 수지에서 나오는 독성 연기 노출, 경화되지 않은 수지 및 촉매와의 접촉, 전동 공구 사용, 절단/사포질/연마 과정 중 발생하는 먼지 생성이 포함됩니다. 미경화 수지 작업에는 연기함이나 환기가 잘 되는 공간과 니트릴 장갑이 필요합니다. 수지나 촉매가 피부에 닿으면 즉시 비누와 물로 해당 부위를 세척하세요. 경화된 수지 블록을 절단/샌딩/연마할 때는 적절히 맞는 하프 페이스 마스크를 착용해야 합니다.

1. 표본 및 표지 준비

참고: 표본의 준비는 사용되는 절지동물에 따라 다릅니다. 시료와 라벨은 수지 레이어 1을 준비하기 전에 미리 준비하여 사용용으로 따로 보관해야 합니다.

  1. 수지에 넣을 표본을 선택하세요.
    1. 진드기: 냉동고나 70% 에탄올에 보관된 진드기는 제거하세요. 70% 에탄올에서 제거한 성체 및 유충 진드기를 두 개의 현미경 슬라이드 사이에 놓고, 진드기 양쪽에 가볍게 압력을 가해 진드기 내부에 남아 있을 수 있는 과도한 에탄올을 제거합니다. 그 후 진드기를 평평한 표면에 놓고 최소 5분간 건조한 후 레진에 첨가합니다.
      참고: 냉동실에 보관된 진드기는 현미경 슬라이드 사이에 눌러야 할 필요는 없으며, 위에서 언급한 대로 실온에 두어야 합니다.
    2. 모기: 갓 출현한 성체 모기는 수지에 박히기에 가장 적합한데, 비늘 등 모든 진단 특징을 가장 잘 갖추고 있기 때문입니다. 집단이나 자연 개체군이 생기면 갓 출현한 성체 모기를 얻으려면, 유충이나 번데기를 출현 챔버의 물에 넣고, 붕괴 후 성충은 출현 컵의 상단 구획으로 들어갑니다. 새로 나온 성체 모기를 냉동실에 넣어 죽인 후 꺼내 실온에서 최소 5분간 방치한 후 수지에 첨가하세요.
      참고: 냉동고 내 모기를 죽이는 시간은 냉동고 온도에 따라 달라집니다(예: 모기는 -80°C 냉동고에 넣은 후 ~10분 만에 죽입니다). 성충 모기는 죽인 후 몇 시간 이내에 사용해야 하며, 모기는 냉동고에 장기간 보관하면 말라버립니다.
    3. 모기 및 기타 딥테라 유충/구더기: 유충을 에탄올에서 제거하고 수지 촉매에 최소 20분간 담가두어 후 수지에 첨가하세요.
      참고: 이 표본들을 촉매에 넣으면 표본이 건조하지 않고 체내 에탄올을 대체할 수 있습니다.
    4. 기타 절지동물: 많은 절지동물의 경우, 외부 특징의 섬세함에 따라 위에 설명된 진드기나 모기에 대한 지침을 따르세요.
  2. 원하는 정보(예: 학명, 생활사 단계)를 포함한 라벨을 만드세요. 레이저(잉크젯 아님) 프린터로 투명 시트에 라벨을 인쇄하세요. 라벨을 크기에 맞게 잘라주세요.
    1. 8사이즈 글꼴을 사용하세요. Times New Roman 이탤릭체. 생애 주기나 큰 몸체의 표본에는 12사이즈 Times New Roman 이탤릭체를 사용하세요.
    2. 실습 시험이 포함된 교육 컬렉션의 경우, 수지 속 절지동물을 강사에게 어떤 종인지 알 수 있도록 라벨을 붙이고, 학생들의 식별 능력은 알려주지 않도록 해야 합니다. 이 맥락에서는 약 1cm2 크기의 작은 QR 코드를 사용해 스마트폰으로 종에 관한 정보가 담긴 웹사이트로 연결할 수 있게 합니다.
      참고: 품질을 높이기 위해 라벨을 정확하고 고르게 자르는 데 주의해야 합니다.

2. 수지 층 1

주의: 경화되지 않은 수지는 유해 연기 발생을 고려하여 외부에 배출되는 연기 후드 내부에서 진행됩니다. 이러한 단계를 야외처럼 환기가 잘 되는 환경에서 진행하는 것도 또 다른 방법입니다.

  1. 경화된 수지나 촉매를 사용하기 전에 니트릴 장갑을 착용하세요.
    참고: 레진 층을 준비하는 과정에서 장갑에 과도한 양의 레진이 묻었다면, 레진과 피부 접촉을 피하고 장갑을 벗어야 합니다. 장갑에 경화되지 않은 수지가 포함되어 있다면, 완전히 경화될 때까지 24시간 동안 연기 후드에 두었다가 쓰레기통에 버리세요. 레진이 피부에 닿으면 라벨 지침에 따라 즉시 비누와 물로 해당 부위를 씻으세요.
  2. 플라스틱 컵에 약 60mL(~2온스)의 수지를 측정하세요. 플라스틱 컵에서 레진을 플라스틱 그릇에 부으세요. 수지가 담긴 플라스틱 그릇을 32°C 수조에 넣으세요.
    참고: 레진은 15분 이상 물에 데워지지 않아야 합니다.
  3. 수지가 담긴 플라스틱 그릇에 촉매 12방울(~540 μL)을 추가하세요. 수지와 촉매제를 플라스틱 숟가락으로 천천히 조심스럽게 ~1분 정도 섞으세요.
    참고: 수지 대 촉매 비율은 수지 브랜드에 따라 달라질 수 있습니다. 비율이 위와 다르다면 제조사의 권장 사항을 따르세요.
  4. 플라스틱 그릇에서 수지/촉매 혼합물을 압력 포트 내 나무 블록 위에 놓인 실리콘 몰드에 부어줍니다(5.1단계 참조).
    참고: 혼합물의 점도는 옥수수 시럽(또는 데운 꿀)과 비슷해야 합니다.
  5. 수지가 굳기 시작하고 충분히 끈적거릴 때까지 약 5-20분 정도 기다린 후 시료를 넣으세요.
    참고: 수지 경화 시간은 온도, 습도, 고도 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

3. 수지 표본

  1. 진단 특징(예: 파리 유충의 기공)이 쉽게 관찰할 수 있도록 첫 번째 수지 층 중앙에 표본을 배치하세요.
  2. 라벨을 표본과 가까운 첫 번째 수지 층 위에 붙이세요.

4. 수지 층 2

  1. 플라스틱 컵에 약 60mL(~2온스)의 수지를 계량하세요. 플라스틱 컵에서 레진을 플라스틱 그릇에 부으세요. 수지가 담긴 플라스틱 그릇을 32°C 수조에 넣으세요.
    참고: 레진은 15분 이상 물에 데워지지 않아야 합니다.
  2. 수지가 담긴 플라스틱 그릇에 촉매 12방울(~540 μL)을 추가하세요. 수지와 촉매제를 플라스틱 숟가락으로 천천히 조심스럽게 ~1분 정도 섞으세요.
    참고: 격렬한 저어주는 과도한 기포를 만들어 최종 제품에 남아 시료의 투명도를 떨어뜨릴 수 있습니다(그림 1). 혼합물이 혼합이 완료되면 약간 녹색을 띠기도 합니다.
  3. 플라스틱 그릇에서 두 번째 수지/촉매 혼합물을 천천히 시료 위와 몰드 내부 가장자리를 따라 부어 몰드 내 남은 공간을 채웁니다(그림 2C).
    참고: 혼합물의 점도는 옥수수 시럽(또는 데운 꿀)과 비슷해야 합니다.
  4. 필요에 따라 다리, 날개, 더듬이 등 부속물의 위치를 재조정하는 등 표본을 최종 조정합니다(그림 2D).
  5. 폐기 절차에 따라 장갑을 벗어 폐기하세요.

5. 압력 통

  1. 틀을 놓고 관리할 표면을 높이기 위해 나무 블록을 화분에 넣으세요.
    참고: 몰드는 1층을 붓기 전에 나무 블록 위에 포트에 넣을 수 있는데, 이는 수지 부어 넣은 후 몰드를 옮길 경우 시료가 우연히 흘러나오거나 이동하는 것을 방지하기 위함입니다.
  2. 포트를 단단히 닫고 압력을 60 psi로 가하세요(그림 3). 몰드는 압력 포트에 약 24시간 동안 두세요.
    참고: 몰드는 압력 통에 최대 72시간 동안 두어도 최종 결과물에 뚜렷한 차이가 없습니다.
  3. 압력을 풀고 압력 통에서 몰드를 분리하세요.
  4. 몰드에서 수지 블록을 제거해 남은 단계가 준비될 때까지 실온에 두세요.
    참고: 레진 표면은 만졌을 때 약간 끈적거릴 수 있으며(예: 레진을 만지면 지문 자국이 남을 수 있음), 몰드에 닿은 면에는 표면이 미얗게 변할 수 있습니다. 이러한 표면 결함들은 다음 절차를 통해 제거됩니다.

6. 최종 제품 준비

주의: 절단, 사포질, 연마 작업은 먼지 발생과 호흡기 보호 필요성을 고려해 작업장 진공청소기가 있는 별도의 건물에서 이루어집니다. 다음 단계를 수행하기 전에 경화된 수지 블록을 절단, 샌딩, 연마하는 사람의 얼굴에 단단히 착용할 수 있도록 호흡기를 착용하고 조절해야 합니다. 텍사스 A&M 대학교의 환경 보건 및 안전 프로그램은 각 직원이 반면 마스크를 사용한 마스크 착용 테스트를 통과하도록 요구하며, 국립 산업안전보건 연구소(NISF) P100 입자 필터가 장착되었습니다.

  1. 밴드쏘로 수지 블록을 크기에 맞게 잘라내세요.
    참고: 표본을 중심에 두고 균형 잡힌 블록을 만드는 데 주의가 필요합니다(그림 4A).
  2. 디스크 샌더를 사용해 레진 블록의 여섯 면 모두 사포질합니다(그림 4B). 600방 벨트 샌더(그림 5A)로 4 x 30 샌더를 사용해 모든 면을 반복한 후, 2,000방 벨트 샌더로 모든 면을 샌딩합니다(그림 5B).
    참고: 최종 제품의 가장 명료한 품질을 얻으려면, 각 벨트 유형별로 수지 블록의 양면을 같은 방향으로 잡아두세요.
  3. 빨간색 알루미늄 산화물 버핑 휠 폴리시를 버핑 휠에 부드럽게 대고, 45° 각도로 수지 블록을 버핑 휠에 부드럽게 대세요(그림 5C).
  4. 천이나 원단을 사용해 레진 블록 모든 면의 과도한 광택제를 제거하세요. 원하는 명료함이 나올 때까지 필요한 만큼 반복하세요.
  5. 흰색 다이아몬드 광택제가 있는 두 번째 버핑 휠로 같은 과정을 반복하세요. 원하는 선명도가 나오고 빨간 폴리시의 색 덮개가 제거될 때까지 필요한 만큼 반복합니다.

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결과

성공적으로 박힌 표본은 투명하고 무색 수지로 둘러싸여 모든 면이 매끄럽게 처리됩니다. 시료는 수지 블록의 어느 쪽에서든 명확하게 보일 것입니다. 색상 패턴, 비늘 모양과 크기 및 기타 해부학적 특징 등 식별에 중요한 표본 특징들은 해부 현미경을 사용해 관찰할 수 있습니다. 수지 내 절지동물의 바람직한 특징은 때때로 기포층이 표본을 덮거나, 비늘이 없거나, 신체 일부가 없거나, 정확한 색상이 손실되는 경우가 있습니다. 모든 수지 블록은 수지 층의 여러 단계가 만나는 지점에 거의 감지할 수 없는 선을 가지고 있습니다(그림 6).

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토론

표본 준비

보존 방법은 다루는 표본에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적인 시료 보존 방법으로는 70% 에탄올 또는 냉동이 있으며, 이 두 방법 모두 수지 내출과 호환됩니다. 이 방법들은 색상, 비늘, 털 등 표본의 주요 특징을 보존하는 데 유용합니다.

수지 층 준비 및 시료 배치

수지를 사용할 때는 실리콘 몰드가 최적인데, 우리는 수지가 금형에서 쉽게 분리될 수 있다는 것을 발견했는데, 이는 레진/촉매를 붓기 전에 몰드에 논스틱 스프레이를 뿌리지 않아도 가능하기 때문입니다. 실리콘 몰드는 다양한 크기로 제공되지만, 6.3cm x 8.2cm 몰드와 6.3cm x 10.2cm 몰드가 진드기 유충(길이 약 1mm)부터 트리아토민 성충(약 25-30mm)까지 다양한 ...

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공개 사항

저자들은 공개할 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

우리는 제이크 호스트, 케이틀린 험리첵, 에릭 아기레 코르데로, 아이작 루나, 마이클 라일리, 엘리스 호프만, 메건 니콜슨, 앨리슨 스피드, 예수 르네 가르시아 루나 등 수지 생산 파이프라인에 기여한 과거 및 현재 학부생 직원들에게 감사드립니다. 자금 지원은 텍사스 A&M 대학교 곤충학과와 텍사스 에코랩 프로그램(GLH, RCR)에서 제공되었습니다. 이 연구 중 다음과 같은 절지동물들은 수지에 장착된 것으로, 질병통제예방센터(CDC)에서 제공하여 BEI 리소스, NIAID, NIH에서 배포했습니다: 성체 Rhodnius prolixus, Strain CDC, NR-44077; NIAID, NIH: 성체 장뿔 혈액 부활, NR-51846; NIAID, NIH: 성체 Rhipicephalus sanguineus, NR-42512; NIAID, NIH: 성체 변형 피부 변형기, NR-42513; NIAID, NIH: 성충 Ixodes scapularis, NR-42510; NIAID, NIH: 성체 Amblyomma americanum, NR-42514. 루조미아 롱기팔피스 는 월터 리드 육군연구소에서 제공했으며, BEI 리소스, NIAID, NIH에서 배포했습니다: 성체 루조미아 롱기팔피스, 자코비나 균주, 브라질(LLJB), NR-44015. 이 연구에 사용된 Simulium vittatum 은 NIH 작업 명령 C-08, 계약 번호 HHSN2722017000351, 작업 명령 번호 75N93020F00002, BEI 리소스, NIAID, NIH를 통해 획득: Simulium vittatum, 성체, NR-53893.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
공기 압축기캘리포니아 에어 툴즈 CAT-1P1060S 조명 및 조용한 휴대용 공기 압축기, 은색캘리포니아 에어 툴즈https://a.co/d/07y4iGha
공기 압축기 호스캘리포니아 에어 툴즈 HFH25.25 하이브리더 플렉스 1/4인치 25피트 하이브리드 에어 호스, 퀵 커넥트 에어 피팅, 블루캘리포니아 에어 툴즈https://a.co/d/0cboxu7J
밴드쏘G0803 9" 벤치탑 밴드쏘https://www.grizzly.com/products/grizzly-9-benchtop-bandsaw-w-laser-guide-quick-release/g0803z (아날로그 기계)
벨트 샌더버크툴 1 x 30인치 벤치 벨트 샌더와 5인치 디스크, 렌치 보관 및 이지 벨트 커버 해제 기능벅툴https://a.co/d/017GmVQI
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압력 팟캘리포니아 에어 툴 255C 2.5갤런 압력 주조용 압력 통, 파란색캘리포니아 에어 툴즈https://a.co/d/0j3vGi3P
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수지 촉매MEKP 액체 촉매, 탭 플라스틱탭 플라스틱https://www.tapplastics.com/product/fiberglass/polyester_resins/tap_mekp_liquid_catalyst/40
수지 및 수지 촉매 (대체)투명 캐스팅 UV 레진, Solarez (MEKP 촉매 포함)솔라레즈https://solarez.com/solarez-clear-casting-uv-resin.html
샌딩 벨트레드 라벨 연마재 4 x 36 600방 실리콘 카바이드레드 라벨 연마재https://a.co/d/0hkYmjI7
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