Регулирование температуры в лаборатории: применение нагрева

Существует множество способов регулирования температуры в лаборатории. Иногда требуется нагрев реагентов, поддержание определенных температур клеточных культур для оптимального роста или регулирование температуры тела животных во время или после хирургических процедур. В данном видео мы подробно рассмотрим некоторые способы и причины, по которым ученому может потребоваться нагрев, а также конкретные температуры, используемые для прогрева образцов и реагентов.

Прежде всего, важно отметить, что в общепринятых лабораторных процедурах температура обычно измеряется в градусах Цельсия. Как и другие метрические единицы измерения, используемые в науке, градус Цельсия является одним из стандартов Международной системы единиц для измерения температуры.

Термометр, как вы, вероятно, уже знаете, представляет собой прибор, используемый для измерения температуры.

Для получения максимально точных показаний температуры нагреваемой или охлаждаемой жидкости погрузите термометр минимум на 10-15 cm ниже поверхности. Затем осторожно закрепите термометр зажимом или иным способом, следя за тем, чтобы прибор находился как минимум в 5 cm от дна контейнера и на расстоянии не менее ширины самого термометра от его стенок.

Если вы перемешиваете жидкость, убедитесь, что магнитный перемешиватель не заденет термометр, иначе это может привести к возникновению опасной ситуации.

Считывайте показания температурного индикатора на уровне глаз. При работе с термометром старайтесь не касаться его стержня, так как тепло вашего тела может повлиять на точность измерения.

Теперь рассмотрим некоторые стандартные температуры, при которых проводится большинство экспериментов.

В зависимости от вида работ, выполняемых в вашей лаборатории, и имеющегося в ней оборудования, температура окружающей среды в помещении обычно составляет от 20-25 ˚C. Если иное требование к температуре не указано, можно считать, что эксперимент следует проводить при комнатной температуре. В протоколах комнатная температура часто сокращается как RT.

Если вы столкнулись с процедурой «in vitro», эксперимент обычно необходимо проводить при 37˚C. Процессы, выполняемые «in vitro», включают работу с тканями, клетками или экстрактами и направлены на имитацию условий, существующих внутри организма. С другой стороны, эксперименты in vivo проводятся на целом организме, и поскольку температура тела млекопитающих составляет 37 ˚C, эксперименты по культивированию клеток «in vitro» обычно проводятся при этой температуре.

При температуре выше 56°C белки разворачиваются; этот процесс называется денатурацией. Это может быть полезно по ряду причин, например, для изменения формы белка с целью облегчения его идентификации с помощью детектирующего антитела.

Вода и некоторые водные растворы кипят примерно при 100 °C. Эта температура также может быть подходящей для растворения реагентов, которые трудно привести в раствор при комнатной температуре.

Зачастую в экспериментальном протоколе указывается, что определенные этапы должны проходить при конкретной температуре.

Эксперименты, проводимые на лабораторном столе, выполняются при температуре около 20-25°C, или при комнатной температуре.

При комнатной температуре большинство реагентов и клеточных культур стабильны, хотя некоторые реагенты требуют защиты от света, некоторые эксперименты необходимо проводить в вытяжном шкафу для поддержания стерильности, а некоторые анализы должны проходить во влажной камере, чтобы предотвратить высыхание исследуемых тканей или реагентов.

Если в протоколе указано «разморозить клетки или определенный реагент», используйте водяную баню, установленную на 37 °C, для медленного и равномерного нагрева. Если протокол не предусматривает дальнейшего нагрева, обязательно извлеките образец из водяной бани, как только растает последний фрагмент льда.

Если протокол указывает, что следует использовать «предварительно нагретую среду» или другие предварительно нагретые реагенты, водяная баня при 37 °C также полезна для поддержания растворов при постоянной теплой, но не горячей температуре.

Чтобы предотвратить загрязнение или разбавление растворов окружающей водой, используйте плавающий пенопластовый штатив для размораживания замороженных аликвот клеток или для нагрева микролитровых объемов раствора. Если требуется более надежный держатель для пробирок, для этой цели можно использовать и металлический штатив.

Для больших объемов жидкости для удержания образцов в вертикальном положении в водяной бане могут использоваться пластиковые штативы или металлические зажимы.

Когда дается указание инкубировать культуры клеток млекопитающих, это обычно означает помещение клеток в инкубатор при 37 °C с атмосферой 5% углекислого газа и поддоном с водой для поддержания влажности в инкубаторе на уровне около 95%.

Бактериальные клетки также иногда культивируют при 37°C в инкубаторе или в теплой комнате. Шейкер-инкубатор можно использовать, когда требуется быстро увеличить количество бактериальных клеток, сократив при этом время культивирования. Перемешивая жидкие культуры, вы обеспечиваете бактерии достаточным количеством питательных веществ, так как они не оседают на дно пробирки.

Для очень быстрого нагрева или кипячения традиционно использовали плитки. Поскольку в лабораториях сейчас часто имеются микроволновые печи, их также можно использовать для быстрого кипячения водных растворов.

Теперь рассмотрим некоторые причины, по которым в лаборатории может потребоваться нагрев.

Термофиксация — это простой и быстрый способ закрепить определенные биологические образцы, такие как бактериальные клетки или биомакромолекулы, на предметном стекле перед окрашиванием. Здесь вы видите препараты хромосомных спрэдов, полученные с помощью термофиксации.

Нагрев с перемешиванием жидкого раствора, в котором вы пытаетесь растворить твердый реагент, может помочь ускорить процесс, как в случае с растворением порошкового агара, показанного здесь.

Многие эксперименты с живыми клетками требуют как минимум одного периода инкубации. Инкубатор Incucyte позволяет осуществлять визуализацию роста клеток в режиме реального времени без воздействия на клетки, которое может возникнуть при извлечении контейнеров с культурой из инкубатора.

Визуализация живых клеток может выполняться и с помощью настольных микроскопов. Здесь клетки содержатся в специальном инкубаторе для имиджинга, в то время как их активность до и в ответ на добавление экспериментального стимула наблюдается и записывается для последующего анализа.

Вы только что посмотрели вводное видео JoVE по регулированию температуры в лаборатории при 23°C и выше.

В этом видео мы рассмотрели: некоторые из наиболее распространенных единиц лабораторного оборудования для нагрева клеток, животных и растворов, способы выбора подходящего оборудования для прогрева клеток или растворов, а также различные причины, по которым в ходе эксперимента может потребоваться регулировка температуры. Спасибо за просмотр, и помните, что с термометром нужно обращаться осторожно!