ساخت دستگاه کروماتوگرافی و خالص سازی در طول موج UV، دستاورد برتر دوره دوم فرزانگان 1
کمپانیهای داروسازی به دنبال کشف ترکیبات جدید برای طراحی داروهای موثر علیه بیماری های عفونی، بیماری های متابولیک و سرطان ها هم چنان ادامه هستند.
سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.
در این دوره از جشنواره از 20 استان کشور در سه بخش به تفکیک، 350 گروه در بخش غرفه های نمایشگاهی، 650 گروه در بخش سمینارهای علمی و 750 گروه در بخش مسابقات دانش آموزی از مدارس و پژوهش سراهای دانش آموزی سراسر کشور انتخاب شده اند و به جشنواره کشوری دعوت شده اند.
که تعداد 53 گروه در بخش سمینارهای علمی مقام برتر را کسب نمودند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.
مقطع: دوره دوم متوسطه
موضوع: طراحی و ساخت دستگاه کروماتوگرافی لایه نازک real time و ایمن به عنوان یک دستگاه موثر در خالص سازی دقیق ترکیبات درمانی فعال در طول موج UV
نام مدرسه: فرزانگان 1
نام استاد: فاطمه سلیمی
دانش آموزان: شیوا کاظم بیگی، مهسا نصیری
چکیده:
کمپانی های داروسازی به دنبال کشف ترکیبات جدید برای طراحی داروهای موثر علیه بیماری های عفونی، بیماری های متابولیک و سرطان ها هم چنان ادامه هستند. آن ها منابع طبیعی همانند گیاهان و میکروارگانیسم ها را غربالگری می کنند. بعد از یافتن منبع نویدبخش آن ها با مخلوطی بسیار پیچیده از ترکیبات مواجه هستند که بایستی خالص سازی صورت گیرد. تعداد زیادی فرکشن در طول مراحل خالص سازی بدست می آید. برای جداسازی دقیق، فرکشنهای مشابه بایستی مخلوط شوند. کروماتوگرافی لایه نازک- (TLC) برای تعیین ویژگی های فرکنش ها و شناسایی فرکشن های مشابه و متفاوت استفاده می شود. روش رایج قرار دادن کاغذ-TLC لکه گذاری شده در تانک-TLC دارای حلال و مشاهده الگوی -TLC پس از اتمام آن در زیر نور-UV می باشد. در صورتیکه قطبیت فرکشن ها از قطبیت حلال موجود در تانک -TLC بیشتر باشد لکه ها حرکت نمی کنند و پژوهشگر تا پایان TLC متوجه نخواهد شد و مجبور می شود آزمون را چندین بار تکرار کند تا قطبیت مناسب را بیابد. دیگر محدودیت روش رایج این است که اگر چندین ترکیب با قطبیت یکسان در مخلوط وجود داشته باشند این احتمال وجود دارد که آن ها یک باند بر روی کاغذ-TLC تشکیل شوند و باعث خطای پژوهشگر شوند.
در نهایت لامپ های-UV استفاده شده فاقد لایه محافظتی برای کاربران است و ممکن است در طولانی مدت باعث آسیب به آن ها شود. بنابراین ما دستگاه TLC ریل تایم و ایمن طراحی کرده و ساخته ایم که دارای دو تانک-TLC کوچک برای دو سیستم حلالی متفاوت جهت جلوگیری از خطای پژوهشگر در مورد ترکیبات با قطبیت مشابه در مخلوط می باشد. با این دستگاه پژوهشگران براحتی می توانند قطبیت فرکشنهای ناشناخته را پیدا کنند به این علت که باندهای فعال در طول موج-UV قابل مشاهده در طول آزمون TLC هستند و نیازی نیست تا اتمام آن صبر کنند. باندهای فعال UV به طور ایمن با استفاده از لامپ-LED و فیلتر مخصوص بجای نور-UV قابل مشاهده هستند.
مقدمه:
کروماتوگرافی لایه نازک جداسازی ساده، سریع، مقرون به صرفه و موثر مخلوط ترکیبات را ممکن می سازد. بنابراین یکی از بهترین روش های آنالیز ترکیبات می باشد که در تشخیص پزشکی اهمیت فراوانی دارد. TLC کاربرد قابل توجهی در تشخیص نشانگر های مهم همانند نئوپترین در برخی بیماری ها از فنیل کتونوریا و بیماری نقص سیستم ایمنی انسان و هم چنین تشخیص برخی بیماری ها از جمله پورفیری و عفونت مایکوباکتری ها دارد. این روش هم چنین کاربرد فراوانی در فرآیند های پایین دستی بیوتکنولوژی از جمله فرآیندهای غربالگری و تفکیک و خالص سازی ترکیبات زیستی دارد. ساده ترین روش تشخیصی در TLC مشاهده الگوی باندها در زیر نور UV می باشد. بنابراین دسترسی به دستگاه هایی که حین انجام کروماتوگرافی اجازه مشاهده ایمن باند های فعال در نور UV را می دهند به شدت احساس می شود.
روش اجرا:
ابتدا محدودیت روش و دستگاه های موجود در این راستا مورد بررسی قرار گرفت. بنابراین ما دستگاه TLC ریل تایم و ایمن طراحی کرده و ساخته ایم که دارای دو تانک-TLC کوچک برای دو سیستم حلالی متفاوت جهت جلوگیری از خطای پژوهشگر در مورد ترکیبات با قطبیت مشابه در مخلوط می باشد. با این دستگاه پژوهشگران براحتی می توانند قطبیت فرکشنهای ناشناخته را پیدا کنند به این علت که باندهای فعال در طول موج-UV قابل مشاهده در طول آزمون TLC هستند و نیازی نیست تا اتمام آن صبر کنند.
به منظور حذف اثرات مضر UV از لامپ های LED استفاده شده و با استفاده از فیلتر باند های دارای کرموفورهای UV در زیر این نور قابل مشاهده شدند. جهت طراحی و ساخت بدنه دستگاه بعد از اندازه گیری های جانمای توسط نرم افزار های کورل محل های قرار گرفتن تانک TLC، فیلتر، لامپ های LED و UV و اتصالات الکترونی مشخص شد که درمرحله بعد توسط متریال پلکس 6 میل با ابعاد دقبق برش و محل های مورد نظر شماره گذاری گردید. در نهایت قطعات به صورت دقیق توسط ماده کلروفرم بهم متصل شدند.
شکل 1- طراحی بدنه خارجی اولیه سازه کروماتوگرافی لایه نازک Real time و ایمن
شکل2-طراحی دو تانک TLC داشتن دو سیستم حلالی به طور همزمان
شکل3- الگوی برش قطعات مربوط به دستگاه کروماتوگرافی Real time و ایمن طراحی شده با نرم افزار
شکل4-محفظه کروماتوگرافی لایه نازک real time و ایمن دارای دو تانک TLC
نتایج:
نتایج نشان داد که سازه طراحی و ساخته شده به خوبی و همانند دستگاه های تجاری موجود در این زمینه می تواند کروموفورهای UV را مشخص نماید. با استفاده از سازه طراحی شده می توان کروموفورهای UV و غیر UV را تشخیص داد. محفظه بسته دستگاه به حفظ اشباع بودن تانک TLC کمک می کند. با استفاده از صفحه محافظ پژوهشگران از اثرات مضر UV در امان هستند.
نتیجه گیری و بحث:
استفاده از سازه طراحی شده می تواند منجر به جداسازی و خالص سازی بهتر ترکیبات در طی فرآیند های پایین دستی بیوتکنولوژی شود چرا که با مشاهده همزمان الگوی TLC اجزا بدست آمده پژوهشگران به راحتی می توانند نوع رزین و نوع سیستم حلالی را برای مراحل فراتر به درستی انتخاب کنند و از میزان خلوص اجزا بدست آمده اطمینان حاصل نمایند. در نهایت در طی استفاده های طولانی مدت از این دستگاه مضرات نور UV پژوهشگران را تهدید نخواهد کرد.
برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه و تنظیم: نسرین صادقی
در این دوره از جشنواره از 20 استان کشور در سه بخش به تفکیک، 350 گروه در بخش غرفه های نمایشگاهی، 650 گروه در بخش سمینارهای علمی و 750 گروه در بخش مسابقات دانش آموزی از مدارس و پژوهش سراهای دانش آموزی سراسر کشور انتخاب شده اند و به جشنواره کشوری دعوت شده اند.
که تعداد 53 گروه در بخش سمینارهای علمی مقام برتر را کسب نمودند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.
مقطع: دوره دوم متوسطه
موضوع: طراحی و ساخت دستگاه کروماتوگرافی لایه نازک real time و ایمن به عنوان یک دستگاه موثر در خالص سازی دقیق ترکیبات درمانی فعال در طول موج UV
نام مدرسه: فرزانگان 1
نام استاد: فاطمه سلیمی
دانش آموزان: شیوا کاظم بیگی، مهسا نصیری
کمپانی های داروسازی به دنبال کشف ترکیبات جدید برای طراحی داروهای موثر علیه بیماری های عفونی، بیماری های متابولیک و سرطان ها هم چنان ادامه هستند. آن ها منابع طبیعی همانند گیاهان و میکروارگانیسم ها را غربالگری می کنند. بعد از یافتن منبع نویدبخش آن ها با مخلوطی بسیار پیچیده از ترکیبات مواجه هستند که بایستی خالص سازی صورت گیرد. تعداد زیادی فرکشن در طول مراحل خالص سازی بدست می آید. برای جداسازی دقیق، فرکشنهای مشابه بایستی مخلوط شوند. کروماتوگرافی لایه نازک- (TLC) برای تعیین ویژگی های فرکنش ها و شناسایی فرکشن های مشابه و متفاوت استفاده می شود. روش رایج قرار دادن کاغذ-TLC لکه گذاری شده در تانک-TLC دارای حلال و مشاهده الگوی -TLC پس از اتمام آن در زیر نور-UV می باشد. در صورتیکه قطبیت فرکشن ها از قطبیت حلال موجود در تانک -TLC بیشتر باشد لکه ها حرکت نمی کنند و پژوهشگر تا پایان TLC متوجه نخواهد شد و مجبور می شود آزمون را چندین بار تکرار کند تا قطبیت مناسب را بیابد. دیگر محدودیت روش رایج این است که اگر چندین ترکیب با قطبیت یکسان در مخلوط وجود داشته باشند این احتمال وجود دارد که آن ها یک باند بر روی کاغذ-TLC تشکیل شوند و باعث خطای پژوهشگر شوند.
در نهایت لامپ های-UV استفاده شده فاقد لایه محافظتی برای کاربران است و ممکن است در طولانی مدت باعث آسیب به آن ها شود. بنابراین ما دستگاه TLC ریل تایم و ایمن طراحی کرده و ساخته ایم که دارای دو تانک-TLC کوچک برای دو سیستم حلالی متفاوت جهت جلوگیری از خطای پژوهشگر در مورد ترکیبات با قطبیت مشابه در مخلوط می باشد. با این دستگاه پژوهشگران براحتی می توانند قطبیت فرکشنهای ناشناخته را پیدا کنند به این علت که باندهای فعال در طول موج-UV قابل مشاهده در طول آزمون TLC هستند و نیازی نیست تا اتمام آن صبر کنند. باندهای فعال UV به طور ایمن با استفاده از لامپ-LED و فیلتر مخصوص بجای نور-UV قابل مشاهده هستند.
مقدمه:
کروماتوگرافی لایه نازک جداسازی ساده، سریع، مقرون به صرفه و موثر مخلوط ترکیبات را ممکن می سازد. بنابراین یکی از بهترین روش های آنالیز ترکیبات می باشد که در تشخیص پزشکی اهمیت فراوانی دارد. TLC کاربرد قابل توجهی در تشخیص نشانگر های مهم همانند نئوپترین در برخی بیماری ها از فنیل کتونوریا و بیماری نقص سیستم ایمنی انسان و هم چنین تشخیص برخی بیماری ها از جمله پورفیری و عفونت مایکوباکتری ها دارد. این روش هم چنین کاربرد فراوانی در فرآیند های پایین دستی بیوتکنولوژی از جمله فرآیندهای غربالگری و تفکیک و خالص سازی ترکیبات زیستی دارد. ساده ترین روش تشخیصی در TLC مشاهده الگوی باندها در زیر نور UV می باشد. بنابراین دسترسی به دستگاه هایی که حین انجام کروماتوگرافی اجازه مشاهده ایمن باند های فعال در نور UV را می دهند به شدت احساس می شود.
روش اجرا:
ابتدا محدودیت روش و دستگاه های موجود در این راستا مورد بررسی قرار گرفت. بنابراین ما دستگاه TLC ریل تایم و ایمن طراحی کرده و ساخته ایم که دارای دو تانک-TLC کوچک برای دو سیستم حلالی متفاوت جهت جلوگیری از خطای پژوهشگر در مورد ترکیبات با قطبیت مشابه در مخلوط می باشد. با این دستگاه پژوهشگران براحتی می توانند قطبیت فرکشنهای ناشناخته را پیدا کنند به این علت که باندهای فعال در طول موج-UV قابل مشاهده در طول آزمون TLC هستند و نیازی نیست تا اتمام آن صبر کنند.
به منظور حذف اثرات مضر UV از لامپ های LED استفاده شده و با استفاده از فیلتر باند های دارای کرموفورهای UV در زیر این نور قابل مشاهده شدند. جهت طراحی و ساخت بدنه دستگاه بعد از اندازه گیری های جانمای توسط نرم افزار های کورل محل های قرار گرفتن تانک TLC، فیلتر، لامپ های LED و UV و اتصالات الکترونی مشخص شد که درمرحله بعد توسط متریال پلکس 6 میل با ابعاد دقبق برش و محل های مورد نظر شماره گذاری گردید. در نهایت قطعات به صورت دقیق توسط ماده کلروفرم بهم متصل شدند.
شکل 1- طراحی بدنه خارجی اولیه سازه کروماتوگرافی لایه نازک Real time و ایمن
شکل2-طراحی دو تانک TLC داشتن دو سیستم حلالی به طور همزمان
شکل3- الگوی برش قطعات مربوط به دستگاه کروماتوگرافی Real time و ایمن طراحی شده با نرم افزار
شکل4-محفظه کروماتوگرافی لایه نازک real time و ایمن دارای دو تانک TLC
نتایج:
نتایج نشان داد که سازه طراحی و ساخته شده به خوبی و همانند دستگاه های تجاری موجود در این زمینه می تواند کروموفورهای UV را مشخص نماید. با استفاده از سازه طراحی شده می توان کروموفورهای UV و غیر UV را تشخیص داد. محفظه بسته دستگاه به حفظ اشباع بودن تانک TLC کمک می کند. با استفاده از صفحه محافظ پژوهشگران از اثرات مضر UV در امان هستند.
نتیجه گیری و بحث:
استفاده از سازه طراحی شده می تواند منجر به جداسازی و خالص سازی بهتر ترکیبات در طی فرآیند های پایین دستی بیوتکنولوژی شود چرا که با مشاهده همزمان الگوی TLC اجزا بدست آمده پژوهشگران به راحتی می توانند نوع رزین و نوع سیستم حلالی را برای مراحل فراتر به درستی انتخاب کنند و از میزان خلوص اجزا بدست آمده اطمینان حاصل نمایند. در نهایت در طی استفاده های طولانی مدت از این دستگاه مضرات نور UV پژوهشگران را تهدید نخواهد کرد.
برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه و تنظیم: نسرین صادقی
