تبیان، دستیار زندگی

طراحی و ساخت سازه قابل حمل تشخیص دهنده زمان اتمام انواع الکتروفورز بر پایه رنگ

حرکات ذرات در یک مایع تحت میدان الکتریکی الکترو فورز نامیده می شود. الکتروفورز یکی از تکنیک های آنالیتیکی قدرتمند در جداسازی و آنالیز دامنه وسیعی از آنالیت های یونیزه از جمله پروتئین ها، پپتیدها، آمینواسیدها و... محسوب می گردد.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : مهدی رحمانی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: طراحی و ساخت سازه قابل حمل تشخیص دهنده زمان اتمام انواع الکتروفورز بر پایه رنگ
نام ارائه دهنده/دهند گان: زینب افتخاری و زهرا غفاری
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 3 (دوره دوم)

 چکیده پروژه
هدف دانش آموزان از پروژه حاضر ساخت دستگاهی است که زمان اتمام انواع الکتروفورز را بر پایه رنگ تشخیص دهد.
طراحی و ساخت سازه قابل حمل تشخیص دهنده زمان اتمام انواع الکتروفورز بر پایه رنگ
مقدمه
حرکات ذرات در یک مایع تحت میدان الکتریکی الکترو فورز نامیده می شود. الکتروفورز یکی از تکنیک های آنالیتیکی قدرتمند در جداسازی و آنالیز دامنه وسیعی از آنالیت های یونیزه از جمله پروتئین ها، پپتیدها، آمینواسیدها و... محسوب می گردد. ترکیبات شیمیایی دارای بار الکتریکی به سمت قطب آند و یا کاتد (با توجه به نوع بار الکتریکی) حرکت می کنند. از آنجایی که ماکرو مولکول هایی مانند پروتئین ها و دی ان ای باردار هستند، می توان با روش الکتروفورز و ایجاد میدان الکتریکی آن ها را جدا کرد. در این جداسازی بار الکتریکی خالص یون، اندازه و شکل یون، شدت میدان الکتریکی، خواص محیط پایه و دمای محیط الکترو فورزی موثر است. طریقه الکتروفورز به این گونه است که هر 5 میکرولیتر نمونه را با یک میکرولیتر بافر نمونه مخلوط کرده و داخل چاهک های ژل می ریزیم (این بافر حاوی 50 درصد ماده سنگین کننده و همچنین حاوی 2/0 درصد از یک رنگ نشانه می باشد.) سپس نمونه و رنگ تحت تاثیر میدان الکتریکی در ژل شروع به حرکت می کند. پس از رسیدن نمونه به انتهای دستگاه، به علت وجود رنگ می توان اتمام کار را مشاهده کرد ولی رسیدن نمونه به بافر زمان مشخصی ندارد. در صورت عدم حضور به موقع محقق نمونه از ژل خارج شده و به بافر وارد می شود و فرآیند نیمه تمام باقی می ماند و زحمات محقق به هدر می رود. داشتن دستگاهی که اتمام کار را به محقق اعلام کند به او در زمان بندی و حل این مشکل کمک می کند. جدید ترین مدل ارائه شده در این زمینه الکتروفورزهای هوشمند هستند که با رویت باند های آبی رنگ دی ان ای با اپراتور تماس تلفنی برقرار می کند. هم چنین دمای بافر و مقدار آن را نیز کنترل می کنند. این الکتروفورز ها بسیار گران هستند و به همین علت بیشتر آزمایشگاه ها از همان الکترو فورز دستی استفاده می کنند. هم چنین آن ها تنها قادر به تشخیص باند های آبی رنگ DNA هستند و نمی توانند رنگ های دیگر مورد استفاده در آزمایشگاه را تشخیص دهند و از سمت دیگر بسیار گران و تمام اتومات است که برای آزمایشگاه های تحقیقاتی مناسب نمی باشد. در حالی که طرح پیشنهادی می تواند مشکلات مذکور را حل کند. در ساخت این دستگاه می توان از سنسور رنگ، لیزر یا سنسور مادون قرمز استفاده کرد. استفاده از سنسور مادون قرمز بهترین روش برای ساخت این دستگاه است. سنسور مادون قرمز شبیه به یک ال ای دی است و تفریبا همان ساختار ال ای دی را دارد با این تفاوت که نور آن مادون قرمز است و به دو دسته تقسیم می شوند: سنسورهای گیرنده و فرستنده. مکانیسم تشخیص اتمام الکتروفورز به کمک این سنسور به این گونه است که با تشخیص تغییر دریافت نور توسط سنسور گیرنده می تواند تغییر غلظت را حس کرده و اتمام کار را هشدار دهد.

 هدف
هدف دانش آموزان از پروژه حاضر ساخت دستگاهی است که زمان اتمام انواع الکتروفورز را بر پایه رنگ تشخیص دهد.

طراحی و ساخت سازه قابل حمل تشخیص دهنده زمان اتمام انواع الکتروفورز بر پایه رنگ
 روش
روش پژوهش حاضر از نوع آزمایشی است. دانش آموزان ابتدا به جستجو در پایگاه های اطلاعاتی مختلف در مورد دستگاه الکتروفورز پرداختند و موارد مشابه با موضوع مورد نظرشان را مورد بررسی قرار دادند. سپس به ایده ساخت دستگاه تشخیص دهنده زمان اتمام الکتروفورز را انتخاب نمودند و برای دستیابی به هدف خود از سنسور مادون قرمز استفاده کردند. با استفاده از سنسور مادون قرمز که رنگ اکتروفورز را تشخیص می دهد زمان اتمام الکتروفورز را تشخیص می دهند. دستگاه ساخته شده سپس برای تست به انستیتو پاستور ایران ارسال شد.

تجهیزات مورد نیاز پروژه (دستگاه ها و لوازم):
دستگاه الکتروفورز، سنسور مادون قرمز یا سنسور رنگ یا لیزر، سیستم قطع کننده برق، موتور ویبره، مدار

مواد مورد نیاز:
ژل آگارز، پلی آکریل آمید، TRIS، بافر تانک، رنگ ژل، نمونه پروتئین یا DNA

 مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
9. آشنایی با الکتروفورز

 دانش آموزان در پژوهش حاضر در پی ساخت دستگاهی برای تشخیص زمان چه آزمایشی را داشتند؟ اکتروفورز
1. الکتروفورز
2. سوکله کردن
3. خرد کردن
4. عصاره گیری

مطالب مرتبط:
ساخت قطعه برای تشخیص و هشدار پایان انواع ژل الکتروفورز، دستاورد برتر دوره دوم فرزانگان 3
آنزیم های نوکلئازی 2

تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت