Изчислете концентрацията на всяка стъпка в серията на разреждане, като въведете начална концентрация, фактор на разреждане и брой разреждания. Основен инструмент за микробиология, биохимия и фармацевтични приложения.
* Задължителни полета
Серийното разреждане е стъпков метод на разреждане, широко използван в микробиологията, биохимията, фармакологията и други научни дисциплини, за да се намали концентрацията на вещество по систематичен начин. Този калипратор за серийно разреждане предоставя прост, но мощен инструмент за учени, изследователи, студенти и лабораторни техници, за да изчислят точно концентрацията на всяка стъпка от серията разреждания без необходимост от ръчни изчисления.
Серийните разреждания са основни лабораторни процедури, при които начален образец се разрежда с постоянен фактор чрез серия от последователни разреждания. Всяка стъпка на разреждане използва предишното разреждане като свой стартов материал, създавайки систематично намаляване на концентрацията. Техниката е съществена за приготвяне на стандарти за калибровъчни криви, създаване на работни концентрации на плътни бактериални култури, подготовка на проучвания на дозовия отговор в фармакологията и много други приложения, където е необходима прецизна контрол на концентрацията.
В серийните разреждания, начален разтвор с известна концентрация (C₁) се разрежда с определен фактор на разреждане (DF), за да се произведе нов разтвор с по-ниска концентрация (C₂). Този процес се повтаря многократно, като всяко ново разреждане използва предишното разреждане като свой стартов материал.
Математическата връзка, която управлява серийните разреждания, е проста:
Където:
За серия от разреждания, концентрацията на всяка стъпка (n) може да бъде изчислена като:
Където:
Факторът на разреждане представлява колко пъти по-разреден става разтворът след всяка стъпка. Например:
Нашият калипратор опростява процеса на определяне на концентрации в серия от разреждания. Следвайте тези стъпки, за да използвате инструмента ефективно:
Калипраторът автоматично генерира концентрацията за всяка стъпка в серията разреждания, позволявайки ви бързо да определите точната концентрация на всяка точка в протокола за разреждане.
Ако извършвате серийни разреждания в лабораторна обстановка, следвайте тези стъпки:
Подгответе материалите си:
Ясно етикетирайте всички епруветки с фактора на разреждане и номера на стъпката
Добавете разредител към всички епруветки, освен първата:
Извършете първото разреждане:
Продължете серията разреждания:
Изчислете крайните концентрации с помощта на калипратора за серийно разреждане
Серийните разреждания имат множество приложения в различни научни дисциплини:
Най-често срещаният тип, при който всяка стъпка се разрежда с еднакъв фактор (например 1:2, 1:5, 1:10).
Специален случай на серийно разреждане, при който факторът на разреждане е 2, обикновено използван в микробиологията и фармакологията.
Използва фактори на разреждане, които създават логаритмична скала на концентрации, често използвани в проучвания на дозовия отговор.
Включва вариращи фактори на разреждане на различни стъпки, за да се постигнат специфични диапазони на концентрация.
Започвайки с бактериална култура при 10⁸ CFU/mL, създайте серия от разреждания 1:10 с 6 стъпки.
Начална концентрация: 10⁸ CFU/mL Фактор на разреждане: 10 Брой разреждания: 6
Резултати:
Създаване на крива на дозовия отговор за лекарство, започвайки с 100 mg/mL с серия от разреждания 1:2.
Начална концентрация: 100 mg/mL Фактор на разреждане: 2 Брой разреждания: 5
Резултати:
1def calculate_serial_dilution(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions):
2 """
3 Изчислете концентрации в серия от разреждания
4
5 Параметри:
6 initial_concentration (float): Начална концентрация
7 dilution_factor (float): Фактор, с който всяко разреждане намалява концентрацията
8 num_dilutions (int): Брой стъпки на разреждане за изчисляване
9
10 Връща:
11 list: Списък от речници, съдържащи номер на стъпка и концентрация
12 """
13 if initial_concentration <= 0 or dilution_factor <= 1 or num_dilutions < 1:
14 return []
15
16 dilution_series = []
17 current_concentration = initial_concentration
18
19 # Добавете началната концентрация като стъпка 0
20 dilution_series.append({
21 "step_number": 0,
22 "concentration": current_concentration
23 })
24
25 # Изчислете всяка стъпка на разреждане
26 for i in range(1, num_dilutions + 1):
27 current_concentration = current_concentration / dilution_factor
28 dilution_series.append({
29 "step_number": i,
30 "concentration": current_concentration
31 })
32
33 return dilution_series
34
35# Пример за употреба
36initial_conc = 100
37dilution_factor = 2
38num_dilutions = 5
39
40results = calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
41for step in results:
42 print(f"Стъпка {step['step_number']}: {step['concentration']:.4f}")
431function calculateSerialDilution(initialConcentration, dilutionFactor, numDilutions) {
2 // Валидация на входовете
3 if (initialConcentration <= 0 || dilutionFactor <= 1 || numDilutions < 1) {
4 return [];
5 }
6
7 const dilutionSeries = [];
8 let currentConcentration = initialConcentration;
9
10 // Добавете началната концентрация като стъпка 0
11 dilutionSeries.push({
12 stepNumber: 0,
13 concentration: currentConcentration
14 });
15
16 // Изчислете всяка стъпка на разреждане
17 for (let i = 1; i <= numDilutions; i++) {
18 currentConcentration = currentConcentration / dilutionFactor;
19 dilutionSeries.push({
20 stepNumber: i,
21 concentration: currentConcentration
22 });
23 }
24
25 return dilutionSeries;
26}
27
28// Пример за употреба
29const initialConc = 100;
30const dilutionFactor = 2;
31const numDilutions = 5;
32
33const results = calculateSerialDilution(initialConc, dilutionFactor, numDilutions);
34results.forEach(step => {
35 console.log(`Стъпка ${step.stepNumber}: ${step.concentration.toFixed(4)}`);
36});
371В Excel можете да изчислите серия от разреждания, използвайки следния подход:
2
31. В клетка A1, въведете "Стъпка"
42. В клетка B1, въведете "Концентрация"
53. В клетки A2 до A7, въведете номера на стъпките от 0 до 5
64. В клетка B2, въведете вашата начална концентрация (например 100)
75. В клетка B3, въведете формулата =B2/dilution_factor (например, =B2/2)
86. Копирайте формулата надолу до клетка B7
9
10Алтернативно, можете да използвате тази формула в клетка B3 и да копирате надолу:
11=initial_concentration/(dilution_factor^A3)
12
13Например, ако вашата начална концентрация е 100 и факторът на разреждане е 2:
14=100/(2^A3)
151calculate_serial_dilution <- function(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions) {
2 # Валидация на входовете
3 if (initial_concentration <= 0 || dilution_factor <= 1 || num_dilutions < 1) {
4 return(data.frame())
5 }
6
7 # Създайте вектори за съхранение на резултатите
8 step_numbers <- 0:num_dilutions
9 concentrations <- numeric(length(step_numbers))
10
11 # Изчислете концентрациите
12 for (i in 1:length(step_numbers)) {
13 step <- step_numbers[i]
14 concentrations[i] <- initial_concentration / (dilution_factor^step)
15 }
16
17 # Върнете като дата фрейм
18 return(data.frame(
19 step_number = step_numbers,
20 concentration = concentrations
21 ))
22}
23
24# Пример за употреба
25initial_conc <- 100
26dilution_factor <- 2
27num_dilutions <- 5
28
29results <- calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
30print(results)
31
32# По желание: създайте графика
33library(ggplot2)
34ggplot(results, aes(x = step_number, y = concentration)) +
35 geom_bar(stat = "identity", fill = "steelblue") +
36 labs(title = "Серия от разреждания",
37 x = "Стъпка на разреждане",
38 y = "Концентрация") +
39 theme_minimal()
40Въпреки че серийните разреждания са широко използвана техника, има ситуации, в които алтернативни методи могат да бъдат по-подходящи:
При паралелното разреждане всяко разреждане се прави директно от оригиналния запасен разтвор, а не от предишното разреждане. Този метод:
За прости приложения, изискващи само едно разреждане, директното разреждане (приготвяне на крайната концентрация в една стъпка) е по-бързо и по-просто.
Този метод използва тегло, а не обем, за приготвяне на разреждания, което може да бъде по-точно за определени приложения, особено с вискозни разтвори.
Съвременните лаборатории често използват автоматизирани системи за обработка на течности, които могат да извършват прецизни разреждания с минимално човешко вмешателство, намалявайки грешките и увеличавайки производителността.
Серийната разредка е стъпков метод на разреждане, при който начален разтвор се разрежда с постоянен фактор чрез серия от последователни разреждания. Всяко разреждане използва предишното разреждане като свой стартов материал, създавайки систематично намаляване на концентрацията.
Концентрацията на всяка стъпка (n) в серийната разредка може да бъде изчислена с формулата: C_n = C_0 / (DF^n), където C_0 е началната концентрация, DF е факторът на разреждане и n е броят на стъпките на разреждане.
Факторът на разреждане показва колко пъти по-разреден става разтворът. Например, фактор на разреждане 10 означава, че разтворът е 10 пъти по-разреден. Разредителното съотношение изразява връзката между оригиналния разтвор и общия обем. Например, разреждане 1:10 означава 1 част оригинален разтвор към 10 части общо (1 част оригинален + 9 части разредител).
Серийните разреждания са съществени в микробиологията за:
Точността на серийните разреждания зависи от няколко фактора:
С добра лабораторна техника и калибрирано оборудване, серийните разреждания могат да бъдат много точни, обикновено в рамките на 5-10% от теоретичните стойности.
Докато няма строго ограничение, обикновено е препоръчително да се запази броят на стъпките на серийно разреждане под 8-10, за да се минимизират кумулативните грешки. За приложения, изискващи екстремни разреждания, може да бъде по-добре да се използва по-голям фактор на разреждане, вместо повече стъпки.
Да, можете да създадете персонализирана серия от разреждания с различни фактори на разреждане на различни стъпки. Въпреки това, това прави изчисленията по-сложни и увеличава потенциала за грешки. Нашият калипратор в момента поддържа постоянен фактор на разреждане през цялата серия.
Изборът на фактор на разреждане зависи от:
Честите фактори на разреждане включват 2 (за фини градации), 5 (умерени стъпки) и 10 (логаритмично намаление).
Концепцията за разреждане се използва в науката от векове, но систематичните техники за серийно разреждане станаха формализирани в края на 19-ти и началото на 20-ти век с развитието на съвременната микробиология.
Роберт Кох, един от основателите на съвременната бактериология, използва техники за разреждане през 1880-те години, за да изолира чисти бактериални култури. Неговите методи положиха основите на количествената микробиология и развитието на стандартизирани процедури за разреждане.
В началото на 20-ти век, Макс фон Петенкофер и неговите колеги усъвършенстват техниките на разреждане за анализ на вода и приложения в общественото здраве. Тези методи еволюират в стандартизираните протоколи, използвани в съвременните лаборатории.
Развитието на точните микропипети през 1960-те и 1970-те години революционизира техниките на лабораторно разреждане, позволявайки по-прецизни и възпроизводими серийни разреждания. Днес автоматизираните системи за обработка на течности продължават да подобряват точността и ефективността на процедурите за серийно разреждане.
Американското дружество по микробиология. (2020). Ръководство на ASM за лабораторни методи. Издателство ASM.
Световната здравна организация. (2018). Ръководство за система за управление на качеството на лабораторията. Издателство на СЗО.
Дорън, П. М. (2013). Принципи на биопроцесното инженерство (2-ро издание). Издателство Academic Press.
Мадигън, М. Т., Мартинко, Дж. М., Бендер, К. С., Бъкли, Д. Х. и Стал, Д. А. (2018). Биология на микроорганизмите на Брок (15-то издание). Pearson.
Самбрук, Дж. и Ръсел, Д. У. (2001). Молекулярно клониране: Ръководство за лабораторията (3-то издание). Издателство на Cold Spring Harbor Laboratory.
Фармакопея на Съединените щати. (2020). USP <1225> Валидация на компендийни процедури. Конвенция на фармакопеята на Съединените щати.
Международна организация по стандартизация. (2017). ISO 8655: Пистолетно-оперативни обемни апарати. ISO.
Клиничен и лабораторен стандартен институт. (2018). Методи за тестове за чувствителност на антимикроби за бактерии, които растат аеробно (11-то издание). Документ CLSI M07. Клиничен и лабораторен стандартен институт.
Опитайте нашия калипратор за серийно разреждане днес, за да опростите вашите лабораторни изчисления и да осигурите точни серии разреждания за вашата научна работа!
Открийте още инструменти, които може да бъдат полезни за вашия работен процес