Ten artykuł opisuje metodę sterylizacji robaków, szpatułek i skalpeli za pomocą mikro-spalarki zamiast otwartego ognia.
Method Article
Ten artykuł opisuje metodę sterylizacji robaków, szpatułek i skalpeli za pomocą mikro-spalarki zamiast otwartego ognia.
Caenorhabtidis elegans (C. elegans) jest optymalnym organizmem modelowym do badań i edukacji głównie na uczelniach licencjackich. Studenci mogą szybko nauczyć się sterylnej techniki wymaganej do utrzymania kultur C. elegans. Sterylizacja platynowych kilofów używanych do przenoszenia robaków z jednej płytki na drugą odbywa się tradycyjnie poprzez trzymanie kilofa w płomieniu z palnika Bunsena lub latarni etanolowej. Palniki Bunsena wymagają jednak źródła gazu, a oba elementy wyposażenia stwarzają ryzyko przypadkowego pożaru związanego z otwartym ogniem. Zademonstrowano tutaj technikę sterylizacji robaków, szpatułek i skalpeli za pomocą mikrospalarni pętli bakteriologicznej na podczerwień. To urządzenie wymaga jedynie gniazdka elektrycznego i minimalizuje potencjalne zagrożenie pożarowe. Obniżając ryzyko i zapotrzebowanie na gaz, technika ta doskonale nadaje się do badań i nauczania na studiach licencjackich.
Organizm modelowy C. elegans doskonale nadaje się zarówno do badań, jak i edukacji w instytucjach głównie licencjackich (PUI) ze względu na niski koszt, łatwość utrzymania i zakres zastosowań1,2,3,4. Aby poradzić sobie z robakami - na przykład, aby przenieść robaka z jednej płytki na drugą, eksperymentatorzy mogą użyć wykałaczki do robaków. Można wykonać lub kupić różne kilofy do użytku z C. elegans. Kostelki są najczęściej wykonywane przy użyciu platynowej lub platynowo-irydowej końcówki, zamontowanej w szklanej, metalowej lub drewnianej rączce. Szklane uchwyty można wykonać we własnym zakresie, topiąc pipetę Pasteura wokół platynowego drutu, aż drut będzie bezpieczny. Dodatkowe informacje na temat hodowli C. elegans, w tym jak hodować i utrzymywać robaki oraz ich źródła pożywienia, można znaleźć w WormBook5 i innych źródłach6,7,8.
Podczas pracy z C. elegans, zazwyczaj stosuje się techniki aseptyki, aby zapobiec skażeniu mikrobami i grzybami. Przykłady technik aseptycznych obejmują sterylizację narzędzi, autoklawowanie odczynników i prowadzenie prac na sterylnych polach. Wytrychy do robaków są zazwyczaj sterylizowane przy użyciu otwartego ognia9. Dodatkowo sterylizacja ślimaka spala robaki, zapobiegając w ten sposób przypadkowemu pomieszaniu szczepów podczas pracy z wieloma szczepami robaków. Typowe metody sterylizacji wytrychów robaków obejmują otwarty płomień z palnika Bunsena, latarni etanolowej lub standardowej zapalniczki (tabela 1). Zostaliśmy zmotywowani do poszukiwania bezpieczniejszych alternatyw dla istniejących metod w laboratorium, gdy student studiów licencjackich nieświadomie rozlał etanol podczas napełniania latarni etanolowej i przypadkowo wzniecił mały pożar podczas zapalania latarni. Niestety, zgłoszono wiele wypadków z użyciem latarni etanolowych10,11,12. Na szczęście alternatywne metody sterylizacji zostały zatwierdzone do stosowania w mikrobiologii, a celem tego artykułu jest pokazanie, jak używać tego sprzętu do sterylizacji narzędzi do użytku z C. elegans.
W laboratoriach mikrobiologicznych technika aseptyczna jest również krytyczna. Serologiczne pętle i druty wykonane z platyny są sterylizowane za pomocą otwartego ognia13 lub mikrospalarki14,15,16. Inne nazwy mikrospalarni to mikrosterylizatory lub spalarnie bakterii. Zalety mikrospalarni w porównaniu z tradycyjnymi metodami spalania obejmują zmniejszone zagrożenie pożarowe, eliminację rozprysków spalanych materiałów oraz możliwość pracy w okapie z przepływem laminarnym/szafie bezpieczeństwa biologicznego16,17,18. W rzeczywistości zarówno Amerykańskie Towarzystwo Mikrobiologii, jak i Światowa Organizacja Zdrowia zalecają stosowanie mikrospalarni zamiast otwartego ognia17,19,20. W porównaniu z palnikami Bunsena, mikrospalarnie nie wymagają również przewodu gazowego, którego niektóre laboratoria mogą nie mieć lub mogą nie znajdować się przy każdym stanowisku do użytku przez studentów. Zainspirowany tymi zaletami, opracowano protokół mający na celu zastąpienie stosowania płomienia mikrospalarniami do sterylizacji powszechnie używanych narzędzi, takich jak kilofy, szpatułki i skalpele w laboratorium C. elegans. Metoda ta może być odpowiednia dla instruktorów i badaczy dążących do zwiększenia bezpieczeństwa i/lub elastyczności podczas pracy z C. elegans.
1. Przygotuj mikro-spalarnię.
2. Wysterylizuj kilof, szpatułkę lub skalpel
3. Metoda porównawcza - sterylizacja narzędzi za pomocą palnika Bunsena
4. Eksperyment
Prosty eksperyment (sekcja 4) został opracowany w celu zademonstrowania względnych wskaźników zanieczyszczenia przy użyciu mikro-spalarni w porównaniu z płomieniem (Rysunek 1, Tabela 2). Chociaż wyniki te reprezentują wskaźniki zanieczyszczenia w różnych metodach, nie byłoby konieczne powtarzanie tej metody w celu zastosowania techniki mikrospalarni. Eksperyment przeprowadzono w trzech egzemplarzach. Kontrolą ujemną była sterylna woda bez bakterii. W kontroli pozytywnej nie zastosowano żadnej techniki sterylizacji: kilof zanurzono w rozcieńczonej kulturze OP50, a następnie przeniesiono bezpośrednio do sterylnej wody. Wszystkie powtórzenia i warunki przeprowadzono równolegle tego samego dnia. Na wszystkich trzech płytkach kontroli ujemnej nie policzono żadnych kolonii. Średnią liczbę kolonii 4,7 (± 0,3 SEM) uzyskano, gdy palnik Bunsena był używany do sterylizacji kilofów. W warunkach mikrospalarni zaobserwowano średnią liczbę 3,3 (±1,2 SEM) kolonii. Natomiast średnią liczbę kolonii wynoszącą 298,3 (±17,9 SEM) uzyskano w warunkach kontroli dodatniej. Dwustronny test t zakładający równą wariancję porównującą palnik Bunsena z mikrospalarnią nie wykazał statystycznie istotnej różnicy, p = 0,35. W ten sposób mikrospalarnia osiągnęła wyniki sterylności równie skuteczne jak palnik Bunsena.

Rysunek 1: Liczba bakterii w różnych metodach sterylizacji. Kilofy zanurzono w kulturze 1:100 OP50 w sterylnej wodzie, a następnie wysterylizowano za pomocą palnika Bunsena lub mikro-spalarni. Kilofy następnie zanurzono w sterylnej wodzie, posiano na LB agar22,23 i inkubowano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a kolonie policzono ręcznie. W kontroli pozytywnej nie przeprowadzono sterylizacji, a w kontroli negatywnej użyto sterylnej wody bez bakterii. n = 3 powtórzenia na warunek. Uwaga: oś y jest przerwana, aby umożliwić oddzielenie punktów danych w odpowiednich częściach wykresu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
| Metoda sterylizacji | koszt | Wymagania laboratoryjne | Zalety | Niedogodności | |||
| Mikrospalarnia | $ 365–530 | Gniazdo 120 V lub 230 V | • Portable • Brak otwartego ognia lub odsłoniętego elementu grzejnego • Nadaje się do stosowania w okapach z przepływem laminarnym i szafach bezpieczeństwa biologicznego | • Czas nagrzewania • Wyższy koszt | |||
| Palnik Bunsena | 24–169 dolarów | Linia gazowa | • Szybka konfiguracja • Niski koszt | • Otwórz Płomień • Nie zaleca się stosowania w okapie z przepływem laminarnym lub komorze bezpieczeństwa biologicznego | |||
| Lampa etanolowa | 11 dolarów | żaden | • Szybka konfiguracja • Niski koszt • Wielokrotnego napełniania | • Otwórz Płomień • Zagrożenie bezpieczeństwa podczas napełniania • Nie zaleca się stosowania w okapie z przepływem laminarnym lub komorze bezpieczeństwa biologicznego • Niedozwolone w niektórych instytucjach | |||
| zapalniczka | 5–8 zł | żaden | • Niski koszt • Dostępny • Jednorazowe • Wielokrotnego napełniania | • Otwórz Płomień • Obsługiwany ręcznie • Nie zaleca się stosowania w okapie z przepływem laminarnym lub komorze bezpieczeństwa biologicznego | |||
Tabela 1: Porównanie metod sterylizacji narzędzi. Porównano cztery metody sterylizacji narzędzi w oparciu o zalety, wady, koszty i wymagania laboratoryjne.
pkt.| Replikuj | Warunek | |||
| Mikrospalarnia | Palnik Bunsena | Kontrola negatywna | Pozytywna kontrola | |
| 1 | 1 | 5 | 0 | Rozdział 278 |
| cyfra arabska | 4 | 4 | 0 | Rozdział 334 |
| 3 | 5 | 5 | 0 | Rozdział 283 |
| znaczyć | 3.3 | Rozdział 4.7 | 0,0 | 298,3 |
| Sem | Rozdział 1.2 | 0,3 | 0,0 | Pytanie 17,9 |
Tabela 2: Surowe dane dotyczące liczby bakterii w różnych metodach sterylizacji. Kilofy zanurzono w kulturze OP50 w skali 1:100 w sterylnej wodzie, a następnie wysterylizowano za pomocą palnika Bunsena lub mikro-spalarni. Kilofy następnie zanurzono w sterylnej wodzie, posiano na LB agar22,23 i inkubowano przez 24 godziny w temperaturze pokojowej, a kolonie policzono ręcznie. W kontroli pozytywnej nie przeprowadzono sterylizacji, a w kontroli negatywnej użyto sterylnej wody bez bakterii. n = 3 powtórzenia na warunek. Średnia i SEM podane poniżej indywidualnych liczb.
C. elegans jest organizmem modelowym dobrze nadającym się do ćwiczeń w laboratoriach dydaktycznych na studiach licencjackich. Stosowanie mikrospalarni zamiast otwartego ognia przynosi korzyści zarówno w laboratoriach badawczych, jak i w laboratoriach stacjonarnych. W rzeczywistości studia laboratoryjne na poziomie licencjackim mogą stwarzać większe ryzyko przypadkowych pożarów, biorąc pod uwagę liczbę nowo wyszkolonych naukowców w pomieszczeniu. Ponadto ryzyko pożaru wzrasta, gdy etanol jest używany do sterylizacji narzędzi w pobliżu źródła płomienia, ponieważ opary etanolu są łatwopalne. Przenośność jest również zaletą w salach lekcyjnych, w których przewody gazowe nie są zainstalowane na każdym stanowisku. Metoda ta została zastosowana w laboratoriach dydaktycznych i badawczych w naszej instytucji, co spowodowało brak wzrostu zanieczyszczeń i zero wypadków związanych z bezpieczeństwem laboratoryjnym od czasu jej powstania w 2016 roku.
Aby zapewnić kompatybilność z mikrospalarniami, przetestowano szereg kilofów o różnych mocowaniach, składach przewodów i grubościach drutu. Skład drutu obejmował 100% platyny, a także 90% platyny/10% irydu o grubości drutu 30-32 G, a niezależnie od grubości i składu, metoda ogrzewania nie naruszała integralności drutu. Mocowania obejmowały dwa różne typy dostępnych na rynku uchwytów do wybierania oraz wykonane przez nas szklane mocowania z pipet Pasteura. Zwróć uwagę, że kilofy nie świecą się na czerwono, tak jak w płomieniu. Jednak wystarczająca sterylizacja jest nadal osiągana, o ile sterylizator osiągnął odpowiednią temperaturę. Dlatego bardzo ważne jest, aby mikrospalarnia rozgrzała się przez 10 lub 20 minut, jak wskazano w instrukcjach producenta. Kluczowe znaczenie ma również trzymanie narzędzia w komorze przez co najmniej 5 sekund w celu sterylizacji. Pozostawienie instrumentu w komorze dłużej niż 7 s nie spowoduje uszkodzenia instrumentu, ale jest niepotrzebne. Chociaż jest to stosunkowo prosta procedura z minimalnymi krokami i jest mało prawdopodobne, aby wymagała rozwiązywania problemów, nauczenie się stabilizowania instrumentu w lufie bez dotykania boków może wymagać trochę praktyki.
Aby zastąpić otwarty płomień, metoda sterylizacji musi obejmować wszystkie zastosowania stosowane w laboratorium. Oprócz narzędzi sterylizujących, laboratoria C. elegans mogą również używać palników Bunsena do tworzenia sterylnego pola do wykonywania innych zadań, takich jak nalewanie płytek lub zaszczepianie kultur13. Jednak to, czy tworzy to sterylne pole, czy też wciąga wciąż żywe zanieczyszczenia, pozostaje kontrowersyjne14. Chociaż nie jest to możliwe we wszystkich instytucjach, do tych celów można użyć komory bezpieczeństwa biologicznego lub okapu z przepływem laminarnym, dzięki czemu laboratorium może funkcjonować bez użycia otwartego ognia. Instrukcje obsługi większości mikrospalarni odradzają stosowanie ostrzy skalpela do sterylizacji, ponieważ skrobanie wewnętrznych ścianek uszkadza sterylizator. Jeśli jednak ostrożnie korzysta się z prowadnicy, można wysterylizować ostrze skalpela lub szpatułkę bez dotykania wewnętrznych ścianek. Rozszerza to zastosowanie tej techniki, aby umożliwić dzielenie na kawałki bez użycia płomienia i pozwala laboratorium C. elegans funkcjonować bez przełączania technik między sterylizacją różnych przedmiotów.
Jak przedstawiono w tabeli 1, mikrospalarnie zapewniają większe bezpieczeństwo, zwiększoną kompatybilność z okapami z przepływem laminarnym oraz większą przenośność w porównaniu z metodami opartymi na płomieniu, ale mają ograniczenia. Są one bardziej kosztowne niż inne metody i wymagają czasu nagrzewania przed osiągnięciem temperatury sterylizacji. Podsumowując, ta metoda, która jest rutynowo stosowana w wielu laboratoriach mikrobiologicznych, może być stosowana w niektórych laboratoriach badawczych i dydaktycznych C. elegans dążących do poprawy bezpieczeństwa laboratoryjnego bez uszczerbku dla sterylności.
Nie ujawniono żadnych konfliktów interesów.
Autorzy pragną podziękować Suzanne Howard i Justinowi Finne. Praca ta została sfinansowana przez Wydział Neuronauki Wellesley College. Robaki N2 zostały dostarczone przez CGC, które jest finansowane przez Biuro Programów Infrastruktury Badawczej NIH (P40 OD010440). Opłaty za publikację tego artykułu zostały pokryte przez Wellesley College Library and Technology Services Open Access Fund.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 90% platyna 10% drut irydowy | Tritech | PT-9010 | Można stosować inne źródła i składy drutu. |
| agaru | Agarose | Sigma Aldrich | A6013 |
| Palnik Bunsena Fisher | Scientific | 50-110-1225 | Można używać innych palników Bunsena |
| Lampa | Carolina | 706604 | Zamieszczona tutaj jako odniesienie do Tabeli 1 |
| Zapalniczka | Carolina | 706636 | Dołączona tutaj jako odniesienie do Tabeli 1 |
| Akcesorium do uchwytu pętli | Fisher | 22-630-002 | Określany w manuskrypcie jako "przewodnik" |
| Mikrospalarnia | Thomas Scientific | 1154J15 | Istnieje wiele firm, które sprzedają podobny sprzęt. Podobne modele sprzedawane również przez Benchmark Scientific (B1001), Fisher Scientific (22-630-001), Carolina (703400) i BT Lab Systems (BT1702). |
| Robaki N2 | CGC | N2 | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S5886 | LB składnik |
| OP50 E. coli | CGC | OP50 | |
| szalka Petriego | Fisher | 08-772B | |
| Uchwyt picka | Tritech | TWPH1 | |
| Ostrze skalpela | Fisher | 12-000-161 | |
| Rękojeść skalpela | Fisher | 12-000-164 | |
| Szpatułka | Fisher | 14-374 | Inne szpatułki będą działać |
| Sterylne rozsiewacze komórek | VWR | 76206-438 | Inne rozsiewacze komórek mogą być używane, o ile są sterylne |
| Trypton | Sigma Aldrich | T7293 | LB składnik |
| Ekstrakt drożdżowy Składnik | Sigma Aldrich | Y1625 | LB |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission