Прежде чем перейти к статье, хочу вам представить, экономическую онлайн игру Brave Knights, в которой вы можете играть и зарабатывать. Регистируйтесь, играйте и зарабатывайте!
В последние годы особую популярность набирает т.н. DIY — Do It Yourself. На ютубе можно найти массу каналов с подобным контентом от откровенного треша до настоящего искусства (думаю, не стоит называть конкретные имена, вы и сами всё прекрасно понимаете). Но на ютубе практически нет биологического DIY. А как показывает практика офлайн общения, большая масса людей заинтересована именно в том, чтобы попробовать сделать что-либо своими руками.
Автор этого очерка свято верит в кустарей-одиночек и гаражную науку, так что решил попробовать заполнить пробел в данном контенте. Потому, если этот опус, что называется, зайдёт, то периодически в Биореакторе будут публиковаться материалы с практическими рекомендациями по биологическому DIY.
Лирическое отступление
Главный вопрос, который встаёт перед человеком, который хочет попробовать себя в гаражной науке, это цена вопроса. Походив по этим вашим интернетам, интересант впадёт в уныние и ничтожество, поскольку выясняет, что для проведения исследований нужна большая лаборатория с дорогим оборудованием («И вообще, хочешь заниматься наукой – делай это в НИИ!!!111»). Но в действительности всё совсем не так, как на самом деле. И для организации своего маленького НИИ с блэкджеком и кокотками совсем не нужно брать кредит под конский процент.
Строго говоря – стоимость лаборатории будет определяться только тем, каким направлением читатель планирует в ней заниматься. В связи с этим цена может колебаться от нуля (если интересуют исключительно описательные области биологии) до бесконечности (если предметом интереса являются биотехнологии или молекулярная биология). Но мы попробуем найти некую среднюю, приемлемую сумму, а большую часть оборудования попытаемся сделать своими руками или использовать «подножный корм».
Относительно простым, но в тоже время затратным из направлений в биологии, является микробиология. Вот с неё и начнём. Во-первых, это одна из самых интересных областей естествознания, а во-вторых, многие из приборов и материалов, применяемых в исследованиях микробов, можно применять в других областях.
А теперь внимание, дисклеймер: этот материал носит исключительно ознакомительный характер и не является руководством по организации биологической лаборатории по производству [роскомнадзор]. И второе – в этом рассказе автор делится исключительно собственным опытом, поэтому ссылок на литературу в конце не будет. |
Ну, а теперь к делу.
Главным и основным инструментом исследователя-микробиолога является микроскоп. Самое важное в нём при биологическом исследовании – его оптическая часть. Она состоит из окуляра, объективов и осветительного устройства. Подробнее об устройстве микроскопа, выборе, цене и покупки этого инструмента, есть целый отдельный очерк на хабре от Евгения Лотоша. Поэтому разбирать эту тему подробно мы не будем, тем более что с покупкой микроскопа сейчас проблем нет.
А потому будем считать, что статью Евгения вы прочитали и микроскоп у вас уже есть (кстати, это будет основной графой трат при организации уютненького):
Бинокуляр Swift 350B автора Евгения Лотоша
Что же ещё необходимо для DIY-бактериолога?
Начнём с того, что придётся приобрести. В первую очередь – с т.н. расходников. Самым ходовым предметом в лаборатории будут предметные стёкла. В настоящее время их можно найти не только в специализированных торговых площадках, но и на обычных маркетплейсах.
В зависимости от производителя и количества стёкол цена вопроса – до 1500 рублей:
Следующее, что потребуется – это бактериологические красители для окраски препаратов по Граму. Сюда входят генцианвиолет, фуксин и раствор Люголя. В принципе, сейчас продают уже готовые наборы, но стоят они совершенно отдельных денег, поэтому, по мнению автора, целесообразней приобрести сухие красители и реактивы и приготовлять растворы по мере необходимости (стандартной навески в 20-50 гр. гаражному исследователю хватит до конца жизни. Найти эти реактивы можно на площадках, торгующих химическими товарами. По финалу, стоимость такого набора обойдётся в 1000-1500 родных деревянных.
Для начинающих микробиологов не рекомендуется сразу связываться с карболовым фуксином, а обойтись спиртовым раствором:
В принципе, для старта – это всё что нужно. Спиртовка худо бедно заменяется зажигалкой или вообще высушиванием препаратов в обычных условиях. Пипетка приобретается в аптеке. В случае, если предметом интереса являются плесневые грибы, то и красители не обязательны. Выходит, что стартовый набор для наблюдения (без стоимости микроскопа) обойдётся в 1500-3000. |
Тем не менее, ловите рецепт: куриный бульон (или бульонный кубик), поваренная соль, сахар, агар пищевой (если интересны конкретные граммовки – пишите в комментариях). Опираясь на собственный опыт, могу сказать, что рецепт рабочий, но трудоёмкий и не всегда надёжный. По этой причине автор предпочитает пользоваться готовыми питательными средами. Как правило, их можно найти на тех же ресурсах, что и бактериологические красители. |
Теперь по чашкам Петри. Во-первых, чашки Петри различаются по материалу, из которого сделаны. Условно их можно разделить на пластиковые и стеклянные. Во-вторых, по размеру.
Пластиковые чашки несколько дешевле и продаются в индивидуальных стерильных упаковках:
Казалось бы – идеальный вариант, но, как обычно, тут нас поджидает засада – эти чашки одноразовые, т.е. их нельзя стерилизовать по второму кругу. В том случае, если они выдерживают кипячение.
А, как правило, это не так, ибо они необратимо мутнеют и становятся непригодным для повторного использования:
В свою очередь стеклянные чашки можно не только мыть агрессивными растворами, но и повторно стерилизовать. Однако у них есть один значимый недостаток – они бьются, и в некоторых случаях среда с культурой может оказаться на рабочем столе и/или на полу, что, в общем, совсем не хорошо (вопросы ТБ мы ещё обсудим). Так что решать в каждом отдельном случае нужно исследователю. Если это одноразовая «акция», то, пожалуй, оптимальными будут пластиковые ёмкости, в том случае, если это всерьёз и надолго – лучше остановиться на стеклянных.
Второе, чашки Петри различаются по своему диаметру от 50 до 100 мм:
Для культивирования в кустарных условиях наиболее подходят 100 мм чашки.
Стоимость одной стеклянной чашки примерно 150-200 рублей, для старта стоит обзавестись 10-15 чашками, т.е – 1500-2000 руб. |
Поэтому стоит обзавестись простейшей индивидуальной электроплиткой (от 700 рублей) и не менее индивидуальной ёмкостью для варки (ковшик 300 мл – 300 р.). Итого – 1000:
⠀⠀⠀⠀
⠀⠀⠀⠀
Но среду мало приготовить – её нужно ещё простерилизовать. В профессиональных лабораториях для этого используются автоклавы, но стоят они как чугунный мост, да и расположить автоклав в домашних условиях будет проблематично. Из этой ситуации есть два выхода: микроволновка и скороварка.
Микроволновая печь обеспечивает довольно неплохую степень обеззараживания сред, но применять её и для приготовления пищи, и для стерилизации сред – ну такое… «Не советую, молодой человек… Мнэ… Не советую – съедят». |
Там можно найти советскую скороварку с полным фаршем за приемлемые 700-800 рублей:
В скороварке можно стерилизовать как среды, так и чашки Петри. Однако, опираясь на свой опыт, перед заливкой чашки имеет смысл протереть 70% спиртом или прокипятить в дистиллированной воде (на манер приготовления крышек для закатывания консервов).
Итак, у нас есть на чём и в чём культивировать, где стерилизовать и чем красить. Попробуем посчитать финальную стоимость. Итого, стоимость стартового набора для гаражной микробиологической лаборатории (без микроскопа) будет составлять, по максимуму, 13 т.р. Прибавим стоимость спирта и дистиллированной воды и получим приемлемые 15 т.р. |
Техника безопасности
Строго говоря, именно с этой темы стоило бы начать обсуждение обустройства своей собственной лаборатории с блэкджеком и… всем, чем положено. Но случилось, как случилось. А меж тем, даже на каналах и в группах, посвящённых увлечениям, связанным с разного рода самоделками, такую информацию встретить непросто. Однако именно благодаря соблюдению ряда несложных правил, можно сохранить пару бесценных ресурсов – конкретно – время и здоровье. Так что перед автором стоит не тривиальная задача сформулировать правила ТБ для биологического DIY в виде простых, лапидарных формул.
Будем считать, что в числе наших читателей в основном взрослые сознательные люди (статистика показывает, что основной аудиторией нас читающей является возрастная группа 30–35 лет), и опустим всякие банальности типа «проводить опыты можно только под наблюдением взрослых» и «нельзя проводить эксперименты в одиночку» (но если эту заметку читает пытливый школьник – то эти слова адресованы именно ему). |
Может показаться, что гаражные учёные этого типа по уровню безопасности догоняют филологов и математиков, оставляя далеко позади историков-экспериментаторов, однако это не так. На тернистом пути познания такого человека поджидают два типа опасностей – общелабораторные и специальные.
Начнём с общелабораторных. На самом деле, таковых всего три:
- Уязвление током
- Ожог огнём
- Изъедение кислотами и щелочами
Пойдём по порядку. Несмотря на то, что в большинстве исследований живых объектов напряжение не превышает 9 В, а сила тока исчисляется миллиамперами (иначе исследуемый объект превратится пепел до завершения эксперимента), без подключения к бытовой сети (220 В, 1,5 А, чего вполне достаточно для личинки учёного) чаще всего не избежать.
Речь идёт об осветительных и нагревательных приборах. Даже если человек предельно внимателен и имеет представление (или опыт), что бывает при контакте с розеткой, в силу вступают Законы Мерфи – «Если неприятность может произойти – она непременно произойдёт». |
Результат такого физического брака зависит от качества «пробок» — от лёгкого «ой» до летального исхода в результате удара электрическим током или отравления продуктами горения. Отсюда правило: любые электрические приборы должны быть удалены от воды на максимальное расстояние (в идеале на другой стол). |
Раз уж мы заговорили о нагревательных приборах, то совершенно очевидно, что следующая опасность, которая ожидают исследователя, – это ожоги:
⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Как в профессиональной, так и в любительской лаборатории нагревание производится тремя основными способами: на спиртовке, на газовой горелке и на электрической плитке. Все три способа легко доступны, но в качестве хобби оптимальными будут первый и третий. Газовая горелка Бунзена в гаражных условиях скорее вредна, чем полезна, тем более что едва ли кто-то планирует заниматься стеклодувным искусством.
В спиртовке в качестве горючего топлива, как и следует из названия, применяется этиловый спирт. Она нужна для фиксации микробиологических мазков (профессионалы с лёгкостью используют для этого зажигалки, но, по мнению автора, на предметных стёклах после этого всё-таки остаются частицы копоти).
Электрическая плитка наиболее универсальный «инструмент», поскольку позволяет путём минимальных затрат проапгрейдитить её до уровня песчаной или водяной бани, и, кроме того, отличается большей пожаробезопасностью.Но оба способа нагревания могут привести к ожогам.
А теперь, внимание, правило: горячие и холодные предметы зачастую выглядят одинаково. Поэтому, прежде чем брать в руки любой предмет, необходимо убедиться, в том, что его температура безопасна. |
Тут есть целый ряд простых правил:
- Все емкости с растворами должны быть подписаны по следующей форме: название, формула, концентрация и дата приготовления (для растворов);
- Никогда и ни при каких обстоятельствах не наклоняться над горлышком тары;
Колбы, склянки, бутылки. Не имеет значения, ибо наклоняться нельзя
- Для того, чтобы узнать запах, направляем пары из тары к себе рукой;⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀
Не стоит занюхивать прямо из ёмкости, если вы не дурак
- Льём кислоту в воду, а не наоборот;
- Кислоту нейтрализуем гидрокарбонатом натрия (пищевой содой), щёлочь – 9% раствором уксусной кислоты;
- Никогда и ни при каких обстоятельствах не пробуем вещества на вкус;
- Никогда и ни при каких условиях не храним реактивы вместе с пищевыми продуктами;
- Никогда и не при каких условиях не используем пищевую посуду для проведения опытов;
На этом с «общелабораторными» опасностями, пожалуй, всё.
Перейдём к специфическим опасностям.
Поскольку в начале мы говорили о микробиологии, то с неё и начнём. Как мы помним, нет безопасных микроорганизмов. В ходе беспощадного естественного отбора они приобрели фантастические приспособления для уничтожения ближнего своего.
Даже те микроорганизмы, которых мы считаем безопасными, на самом деле обладают факторами патогенности, которые при определённых условиях, могут превратить жизнь человека в увлекательное путешествие в отделение реанимации, а то и в отделение патологической анатомии. |
Ещё одна опасность, с которой может встретиться исследователь-любитель, – аллергическая реакция. Многие из микроорганизмов, особенно это относится к плесеням, обладают высоким аллергенным потенциалом. Поэтому, если эксперимент подразумевает работу с культурой плесневых грибков, необходимо обеспечить себя средствами индивидуальной защиты органов дыхания.
Оптимально проходит респиратор типа М3 (М-три, а не эМ-Зэ):
Любые лабораторные работы следует проводить только в очках (подойдут даже очки с диоптриями), а вот контактным линзам не место в лаборатории. В случае, если что-либо попадет в глаза, оперативно снять линзы и обеспечить промывание достаточным объёмом воды будет проблематично.
Ну и пару слов для тех, кто планирует исследовать животных и растений.
В целом, к ним применимы все те же правила, что и к микроорганизмам. Но, кроме этого, любое растение следует рассматривать как ядовитое, а любое животное – как ядовитое и/или потенциальный источник инфекции. Посему, кроме очков и респиратора потребуются дополнительные средства защиты.
Для начала, при проведении экспериментов желательно использовать отдельную одежду – оптимальной является простейший комплект хирургической формы (если таковой нет, просто комплект одежды, который будет использоваться там и больше нигде). |
А вот сейчас, самый сложный и не однозначный вопрос – перчатки. В большинстве случаев, при проведении опытов рекомендуется использовать латексные или нитриловые перчатки. Однако, у автора на этот счёт есть своя точка зрения, полученная как эмпирическим путём, так и от старших коллег – перчатки, чаще всего, приводят к увеличению числа несчастных случаев. Во-первых – перчатки снижают чувствительность (да, да, да без… лучше), поэтому риск получить порез/прокол/ожог – возрастает.
Во-вторых, перчатки внушают ложную безопасность, в результате чего, человек начинает работать менее аккуратно, что, в конечном итоге приводит к большему числу травм, и в-третьих, люди, которые пользуются перчатками, часто «забывают» помыть руки, после работы в лаборатории, что в целом, тоже часто несёт за собой негативные последствия (Альберт Хофман не даст соврать).
Кроме того, это не самое дешёвое удовольствие, а наша задача сделать домашнюю лабораторию по минимальным ценам. Так что надевать перчатки или нет каждый должен сам, однозначно необходимо это только в случае работы с материалом подозрительным в отношении патогенности (впрочем, ещё в начале ХХ века трупы чумных больных иногда вскрывали голыми руками и периодически умирали).
Думаю, излишне писать тут о недопустимости употребления пищи в лаборатории и обязательном мытье рук как до, так и после проведения опыта (да, да, любознательный школьник, это для тебя написано).
Засим, на сегодня всё, а в следующий раз поговорим о том, какие реактивы нужны для домашней лаборатории, где их взять, и вообще, где обустроить себе теплый, ламповый уголок, не привлекая внимания семьи и санитаров.
С вами был врач-онколог Артемий Липилин из команды Биореактора. До новых встреч, и помните, что правила техники безопасности относятся к тем, что написаны кровью. |