Практические советы Витальное окрашивание Прижизненное окрашивание Домашняя лаборатория Занимательная микроскопия Изготовление микропрепаратов Камера Горяева Классификация и маркировка объективов микроскопов Комбинации цветных стекол для выделения спектра Методы микроскопирования Методы исследования простейших Методы и приемы биологического эксперимента Микроскопия для начинающих Микроскопические измерения Модификации контрастной окраски по Граму Необходимое оборудование Общие методы заключения препаратов Организация и оснащение гистологической лаборатории Освещение по Келлеру Подготовка предметных стекол Поляризационная микроскопия Правила работы с микроскопом Правила ведения лабораторного журнала Приобретение микроскопа Приготовление микропрепаратов членистоногих Техника приготовления гистологических препаратов Фототубус для цифровых камер Формидрон инструкция по применению
Арсенал юного исследователя, что нам понадобится?
При выполнении описанных опытов мы обойдемся без громоздкого и дорогого лабораторного оборудования. Понадобятся лишь скромно оснащенное рабочее место, дешевые приборы и ограниченный набор химических реактивов. Тем не менее, нужно заранее тщательно продумать, как лучше оборудовать свою лабораторию. Только при этом условии нам удастся с самого начала обеспечить строгое выполнение правил техники безопасности, особенно тех, которые связаны с предотвращением пожара.
Во избежание, с одной стороны, лишних расходов, а, с другой стороны, обычно раздражающего во время работы отсутствия под рукой необходимых вещей, необходимо, чтобы все оборудование точно соответствовало нашим требованиям. Тот, кто приходит в магазин, не решив заранее, что ему понадобится, часто зря тратит деньги на покупку сложных и ненужных приборов, забывая при этом купить незаменимые и простые вещи.
Многое из специального дорогостоящего оборудование, мы сможем, заменить предметами домашнего обихода.
Кое-что нетрудно изготовить и самим.
Так же обстоит дело и с химическими реактивами. Вместо коллекционирования дорогостоящих экзотических реактивов и красителей и, разумеется, ядов мы начнем работать с небольшим, разумно подобранным набором наиболее употребительных реактивов. Заранее продумаем, сколько каких реактивов нам понадобится. Для правильного хранения и обращения с ними нужно знать, насколько они опасны. Об этих и других подобных вопросах пойдет речь далее. Мы надеемся, что каждый посетитель добросовестно изучит эту главу.
Поэтому советы, как лучше организовать свое рабочее место, адресованы только тем юным исследователям, у которых нет такой возможности и которые поэтому хотят самостоятельно заняться опытами дома. Для наших целей, как правило, подойдет любой уголок в жилом доме или пристройке, однако при непременном соблюдении нескольких условий.
Прежде всего, выбранное помещение не должно иметь дощатых стен или использоваться одновременно для хранения легковоспламеняющихся материалов. Поэтому проводить химические опыты в деревянном сарае, на чердаке, в гараже и т. д. было бы преступным легкомыслием и, разумеется, категорически запрещено.
При опытах могут выделяться неприятно пахнущие, едкие или даже ядовитые газы и пары, поэтому рабочее место должно хорошо проветриваться. Оно должно быть расположено вблизи окна, которое во время работы следует открыть. Часто при проведении опытов удобны лоджии.
Если найдется угол и свободный старый стол, пусть он и будет постоянным лабораторным столом. Если же опыты придется проводить на столе, который в другое время должен служить для других целей, то понадобится специальная доска, чтобы класть на него во время опытов. Можно взять любую деревянную доску (например, крышку от старого кухонного стола) и приспособить ее для работы точно так же, как крышку обычного лабораторного стола (см.ниже).
Как оборудовать лабораторный стол
Нас устроит любой старый стол с крышкой не меньше 1 х 2 м. Прежде всего тщательно проверим его на устойчивость: если он качается, опыты могут плохо кончиться.
У крышки стола должны быть слегка возвышающиеся бортики, чтобы пролитая жидкость не могла стекать вниз. Для этого к краям крышки прибьем деревянные рейки.
Чтобы работать было удобнее, можно пристроить к столу полку для хранения всех необходимых под рукой предметов. Сбоку от нее, как показано на рисунке, можно укрепить колышки для сушки посуды. Под столом будем держать пластмассовое ведро.
Что всегда нужно иметь под рукой
Одни защитные очки (а если опыты проводят вместе с товарищами, то защитные очки для каждого). На приобретении очков ни в коем случае нельзя экономить. Темные очки для защиты от солнца не подойдут, потому что они не защищают глаз сбоку.
Промывалка, всегда заполненная водой. С помощью промывалки можно, например, быстро удалить попавшие на кожу брызги кислоты.
Небольшое количество перевязочных материалов, перечень которых приведен в таблице под названием
«Первая помощь при несчастных случаях».
Тряпки для вытирания стола, фильтровальная бумага.
Охрана труда и окружающего мира в биологических опытах
При всех биологических исследованиях и экспериментах следует всегда соблюдать законы охраны окружающей среды и защиты биологических видов.
Ответственное обращение с биологическим материалом, а также с приборами и химическими реактивами предупреждает несчастные случаи.
— При работе с щелочами и кислотами следует всегда надевать защитные очки.
— При попадании химикалий в глаза или на кожу нужно незамедлительно промыть их большим количеством воды, Если это были кислоты, используйте 1%-ный ГИДРОКАРБОНАТА НАТРИЯ (питьевая сода), а если ЩЕЛОЧИ-1%-ный раствор УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ.
(БУТЫЛЬ С СООТВЕТСТВУЮЩИМИ РАСТВОРАМИ ДОЛЖНА БЫТЬ ВСЕГДА ПОД РУКОЙ). После оказания первой помощи следует обратиться к врачу.
-Кислоту при разбавлении всегда добавляют в воду малыми порциями.
(ЗАПОМНИТЕ! Возьмите воду и лишь затем добавляйте кислоту!)
-Никогда не всасывайте растворы через пипетку ртом; применяйте только пипетки, снабженные резиновыми грушами.
-Никогда не храните химические реактивы в бутылках или банках, обычно используемых ждя пищевых продуктов или напитков; химическая посуда всегда должна быть снабжена нестирающейся надписью, соответствующей ее содержанию.
-При обращении с горючими жидкостями следите за тем, чтобы вблизи не было открытого огня. Под рукой всегда должны быть песок и вода.
-Опыты с ядовитыми газами или едкими парами проводите только под тягой или на открытом воздухе.
-При нагревании жидкостей в пробирках отверстие пробирки должно быть направлено от себя и от человека, работающего рядом с вами.
-Отходы или продукты химических реакций ни в коем случае нельзя сливать в одну посуду.
В нулевом приближении работа в биологической лаборатории похожа на приготовление еды. Только кастрюли, половники и ложки заменяются на пробирки с дозаторами, вместо продуктов нужно покупать химические реактивы и биологические препараты, а в конце результаты оцениваются не вкусовыми рецепторами, а на специальных приборах. В остальном все примерно так же. Хорошие инструкции, аккуратные руки, внимательность — и даже в домашних условиях вы сможете выделить ДНК, вырастить бактериальные культуры и отредактировать геном. N + 1 совместно с командой разработчиков «Авито» разобрался, как собрать простейшую биологическую лабораторию за пределами научного института или фармкомпании.
Инструменты и расходники: скрытые герои
Первое, с чем нужно определиться — это помещение. Вам понадобится 15-20 квадратных метров свободного пространства, 2-3 стола и компьютер для управления приборами и обработки полученных результатов. Также всячески рекомендуется, чтобы помещение было хорошо проветриваемым, имело окна, подключенный источник проточной воды и возможность установки вытяжки. Если с этими пунктами все получается, то можно двигаться дальше.
Почти в каждой научной статье есть раздел, в котором подробно описывается, какие приборы и методики использовали в своей работе ученые, но в этих текстах никто никогда не упоминает, например, о марках использованных нитриловых перчаток. Стеклянная посуда, халаты, микродозаторы — все это темная материя биологических исследований, исподволь влияющая на любые их результаты, и поэтому собирать нашу лабораторию мы начнем именно с этих мелочей.
Первое, что обязательно понадобится, — это халаты и одноразовые перчатки, которые не только защищают исследователя от опасных химических реагентов и патогенов, но и препятствуют загрязнению образцов вашими тканями. Также хорошо установить в домашнюю лабораторию ламинарный бокс, обеспечивающий условия для стерильной работы, и добавить к нему автоклав, ультрафиолетовую лампу и горелку, необходимые для обеззараживания инструментов и различных поверхностей.
Следующий обязательный пункт — это микродозаторы, с помощью которых можно с высокой точностью набирать фиксированные объемы жидкостей для приготовления растворов. Именно с них начинается путь многих молодых экспериментаторов, и иногда даже кажется, будто вся жизнь в лаборатории сводится к этим простым и почти медитативным действиям: насадил насадку на дозатор, набрал жидкость, вылил жидкость, снял насадку.
Другие мелкие расходники одной строкой: ступки и пестики для измельчения реактивов, штативы, разнообразные шпатели, скальпели, пинцеты и другие колюще-режущие инструменты, герметизирующая пленка парафильм (подкладку, на которую наклеен парафильм, тоже пускают в дело и традиционно используют для взвешивания). Полный список лабораторных мелочей может стремиться к бесконечности, и поэтому лучше всего раздобыть себе минимальный набор вроде оговоренного выше, чтобы, приступив к экспериментам, докупать недостающее оборудование в процессе работы.
Приборы: скелет лаборатории
Когда в 70-80-х годах прошлого века в лаборатории стали приходить антропологи, которые исследовали повседневную работу ученых, как до этого изучали туземные народы или маргинальные городские группы, то сперва они сильно удивлялись: никаких фонтанирующих открытий, озарений и Архимедов, выпрыгивающих из ванн, а вместо этого ежедневная рутина с постоянным повторением одних и тех же действий.
Во многом эти ощущения были верны. Так или иначе все научные эксперименты требуют систематичности и поэтому, наверное, около 90 процентов времени начинающего экспериментатора занимает ремесленная работа по обслуживанию научных приборов (с продвижением вверх в научной иерархии это соотношение неизбежно меняется).
Если пытаться как-то классифицировать наши покупки, то все приборы можно будет разбить на две большие группы. Одни из них помогают подготовить образцы для анализов, а другие — провести эти самые анализы.
Начнем с первой группы. Прежде всего нам понадобятся аналитические весы с точностью хотя бы на уровне миллиграммов (иначе будет очень сложно приготовить нужные объемы некоторых растворов). Кроме них в повседневной рутине наверняка пригодятся водный дистиллятор или тридистиллятор для очистки воды от солей и биологических примесей (правда, для точности первых экспериментов полностью хватит и обычных систем очистки питьевой воды), термостатирующий шкаф — инкубатор для выращивания культур, шейкер, холодильник с морозильной камерой, магнитная мешалка и центрифуга для разделения смесей (вместе с эппендорфами или другими пластиковыми емкостями). Все это устройства широкого научного профиля, необходимые не только в биологических, но и физических, химических, материаловедческих и прочих лабораториях.
Вторая группа, о которой говорилось выше, — это приборы для проведения различных анализов. Если бы инопланетяне попытались описать деятельность земных лабораторий с опорой на какие-нибудь численные метрики, то они наверняка назвали бы их фабриками по производству данных: таблиц, графиков, изображений и бесконечных массивов чисел. Поэтому приборы для проведения анализов — это ключевая часть лабораторий. Они позволяют проникнуть в природу процессов, происходящих за завесой рутины, и помогают представить результаты экспериментов остальному миру: коллегам, спонсорам, коммерческим партнерам и обычным людям.
Но достать эти научные приборы значительно сложней. Во-первых, они заметно дороже большинства перечисленных выше вещей (кроме, возможно, ПЦР-реактора и термошкафа), а во-вторых, в России их часто не продают физическим лицам. Поэтому стоит поискать возможность приобрести подержанные приборы (например, оптический микроскоп) или попытаться собрать их самостоятельно из более доступных комплектующих.
В интернете можно найти немало инструкций, как сделать своими руками самые разные приборы, например устройство для проведения гель-электрофореза, с помощью которого можно разделить ДНК или фрагменты ДНК по массам, что часто необходимо в генетических экспериментах. Некоторые умельцы рассказывают даже, как в домашних условиях смастерить секвенаторы — крайне дорогостоящие приборы, необходимые для определения последовательности ДНК.
Реактивы и препараты: ингредиенты рецептов
Еще ни слова не было сказано про реактивы и биологические препараты, с которых, естественно, начинаются все эксперименты. Этот разговор мы отложили не случайно. Если вы откроете сайт любой российской фирмы, торгующей этими «продуктами», то вас немедленно засосет водоворот бесконечных наименований, многие из которых сложно понять без фундаментального биологического образования: кислоты, соли, буферы, сахара, красители, питательные среды, ферменты, плазмиды и далее по списку.
Поэтому в выборе ингредиентов лучше всего отталкиваться от экспериментов, которые вы хотите провести, тем более что сейчас можно найти много подробных инструкций для таких экспериментов. В самых простых из них вроде выделения ДНК или выращивания бактериальных культур можно обойтись без дополнительных покупок.
Например, для выделения молекул ДНК может вполне подойдет свежая свиная печень: нужно отделить от нее маленький кусочек, нарезать его на мелкие фрагменты скальпелем и смешать в пробирке с раствором поваренной соли. После этого полученную смесь нужно процедить через фильтровальную бумагу в другую пробирку и добавить туда раствора додецилсульфата натрия. Это вещество разрушает клеточные мембраны и в результате молекулы ДНК будут постепенно выходить в свободной форме в раствор — останется только отделить от остального содержимого клетки. Для этого используют спирт изопропанол, предварительно охлажденный в холодильнике. Его осторожно добавляют в пробирку с разрушенными клетками, так чтобы изопропонал не смешивался с водой, и в результате на границе раздела воды и спирта начинает появляться мутноватый осадок, состоящий из молекул ДНК. Дальше останется только аккуратно извлечь его из пробирки, например, намотав на стеклянную палочку.
При этом специфические вещества в этом опыте можно заменить на более общедоступные: вместо додедцилсульфата использовать концентрированный раствор моющего вещества, а изопропанола — медицинский спирт. Но для более сложных экспериментов, например, создания генетически модифицированных бактерий, уже понадобятся разные специфические вещества, которые в России могут приобрести и физические лица.
Движение DIY-биологии еще очень молодо и пока не может соперничать с устоявшимися системами академической и индустриальной науки, но рано или поздно все может измениться. Во всяком случае, некоторые приборы, сделанные в гаражах, уже соперничают с индустриальными аналогами, да и наука, в конце концов, это не только история про достижения, но и про страстное желание просто что-то попробовать, поэкспериментировать. В том числе и дома, почему нет?
Только не забывайте: большие достижения будут случаться редко, а мелкие ошибки, наоборот, постоянно. Социолог и антрополог науки Бруно Латур даже называет лаборатории «технологическим аппаратом для обретения силы посредством умножения количества ошибок». Так что будьте готовы к неудачам и рутине, заведите лабораторный дневник — и вы обязательно приготовите что-то интересное.
Доброго дня всем (утра, вечера или ночи) и хорошего настроения!
Домашняя лаборатория — это классно! Это возможность проведения самых разных интересных опытов практически без предварительной подготовки и с минимальными затратами.
Итак, включаем фантазию и смотрим, что же можно использовать в домашних условиях для проведения различных интересных экспериментов.
Начнем с вещей, которые есть практически в каждом доме. Классика жанра — различные баночки, скляночки, пузырьки, все это — для хранения сыпучих веществ и разных растворов. Идеальным вариантом являются баночки от различного детского питания (например, пюре) и соков. В них очень удобно проводить реакции, используя их вместо пробирок. Только помните, что в них нельзя ничего нагревать!
Естественно, все они должны быть чисто вымыты и высушены.
Чтобы не запачкать стол, очень удобно использовать какой-нибудь поднос, желательно не разноцветный, иначе на нем будут плохо видны опыты, идущие с изменением цвета:
Для проведения опытов с нагреванием можно использовать ненужную кафельную плитку в качестве огнеупорной подставки.
Если в описании опыта вы встретите, что нужно добавлять жидкость по каплям, то и здесь нет никаких трудностей — заранее спланированная домашняя лаборатория справится и с этим заданием. Используйте пузырек, в котором встроена пипетка. Это могут быть пузырьки от лекарств (например, от хлоргексидина), либо пластиковые баночки от раствора для контактных линз:
Для насыпания различных сухих веществ выделите из кухонного хозяйства пару ложек, которые вы будете использовать только для опытов, лучше потом не использовать их для еды. Если у вас есть (были) маленькие дети или знакомые с маленькими детьми, вы можете использовать для домашних опытов мерные ложечки из банок с детским питанием. Хорошо подойдут и пластиковые ложечки из различных детских лекарств-сиропов:
Изредка попадаются опыты, в которых необходимо отмерить очень маленький объем жидкостей типа 2-3 миллилитра. В домашних условиях с этим прекрасно справляются, опять таки, дозаторы от жидких лекарств или обычные одноразовые шприцы (новые, не берите использованные и сразу же выбрасывайте иглы от них!):
Если же нужно отмерить большой объем, то вашим верным помощником будет обычный кухонный мерный стаканчик для жидкостей или же тот, на котором есть метка для воды. Очень полезная вещь для домашних опытов!
Ну и в вашей импровизированной лаборатории вам безусловно пригодятся различные мелочи типа воронки (самодельной или покупной), обычной аптечной пипетки, любых железных щипчиков (можно из старого маникюрного набора) или пинцета, а также тонкая трубочка для внутривенной системы или резиновый жгут:
Это были основные материалы, которые вам могут понадобиться при проведении домашних опытов. Теперь давайте посмотрим, какие вещества можно использовать в качестве «подопытных кроликов» в нашей лаборатории. Вот небольшой перечень того, что можно купить в аптеках:
Сразу оговорюсь для тех, кто уже сталкивался с покупкой таких веществ, как марганцовка или спирт. Я живу в Казахстане, и пока эти вещества еще можно купить в наших аптеках (я очень на это надеюсь!). Вы же ориентируйтесь по своей стране и своим аптекам.
Та же оговорка действует и в отношении веществ из хозяйственных магазинов:
В дачных магазинах продают удобрения и средства для борьбы с вредителями, которыми (средствами, а не вредителями ) тоже можно оснастить нашу домашнюю лабораторию:
Ну и всем известная бытовая химия:
Как вы понимаете, это — далеко не полный список того, что можно использовать при проведении домашних опытов. Было бы желание и фантазия! Ну и, естественно наш блог kidschemistry.ru. По своему опыту скажу, что имея на руках из реактивов лишь «крот» (при разведении водой получается щелочь), медный купорос и уксус уже можно провести с десяток красочных опытов.
О том, как готовить эти вещества (разводить, пересыпать, хранить) я расскажу в следующей статье, которая выйдет довольно скоро. Самые нетерпеливые — подписывайтесь на обновления блога и первыми узнавайте о выходе новых статей. Кроме того, будет отдельная статья по технике безопасности в домашней лаборатории, куда же без нее!
Итак, открываем свои шкафы, кладовки, антресоли и прочее и начинаем заниматься увлекательнейшим делом — укомплектованием домашней лаборатории! До встречи в следующей статье!
