با وارد کردن غلظت اولیه، عامل رقیق‌سازی و تعداد رقیق‌سازی‌ها، غلظت در هر مرحله از سری رقیق‌سازی را محاسبه کنید. این ابزار برای میکروبیولوژی، بیوشیمی و کاربردهای دارویی ضروری است.
* فیلدهای الزامی
یک رقیق‌سازی سریالی یک تکنیک رقیق‌سازی مرحله‌ای است که به طور گسترده‌ای در میکروبیولوژی، بیوشیمی، داروشناسی و سایر رشته‌های علمی برای کاهش غلظت یک ماده به صورت سیستماتیک استفاده می‌شود. این ماشین حساب رقیق‌سازی سریالی ابزاری ساده اما قدرتمند برای دانشمندان، پژوهشگران، دانش‌آموزان و تکنسین‌های آزمایشگاه فراهم می‌کند تا به طور دقیق غلظت در هر مرحله از یک سری رقیق‌سازی‌ها را بدون نیاز به محاسبات دستی محاسبه کنند.
رقیق‌سازی‌های سریالی روش‌های اساسی آزمایشگاهی هستند که در آن یک نمونه اولیه با غلظت مشخص از طریق یک سری رقیق‌سازی‌های متوالی با یک عامل رقیق‌سازی ثابت رقیق می‌شود. هر مرحله رقیق‌سازی از رقیق‌سازی قبلی به عنوان ماده اولیه خود استفاده می‌کند و کاهش سیستماتیک در غلظت ایجاد می‌کند. این تکنیک برای تهیه استانداردها برای منحنی‌های کالیبراسیون، ایجاد غلظت‌های قابل کار از کشت‌های باکتریایی متراکم، تهیه مطالعات پاسخ به دوز در داروشناسی و بسیاری از کاربردهای دیگر که کنترل دقیق غلظت ضروری است، حیاتی است.
در یک رقیق‌سازی سریالی، یک محلول اولیه با غلظت مشخص (C₁) با یک عامل رقیق‌سازی مشخص (DF) رقیق می‌شود تا یک محلول جدید با غلظت پایین‌تر (C₂) تولید شود. این فرآیند چندین بار تکرار می‌شود و هر رقیق‌سازی جدید از رقیق‌سازی قبلی به عنوان نقطه شروع خود استفاده می‌کند.
رابطه ریاضی حاکم بر رقیق‌سازی‌های سریالی ساده است:
که در آن:
برای یک سری از رقیق‌سازی‌ها، غلظت در هر مرحله (n) می‌تواند به صورت زیر محاسبه شود:
که در آن:
عامل رقیق‌سازی نشان‌دهنده این است که یک محلول پس از هر مرحله چند برابر رقیق‌تر می‌شود. به عنوان مثال:
ماشین حساب ما فرآیند تعیین غلظت‌ها در یک سری رقیق‌سازی را ساده می‌کند. برای استفاده مؤثر از ابزار، مراحل زیر را دنبال کنید:
ماشین حساب به طور خودکار غلظت هر مرحله در سری رقیق‌سازی را تولید می‌کند و به شما این امکان را می‌دهد که به سرعت غلظت دقیق در هر نقطه از پروتکل رقیق‌سازی خود را تعیین کنید.
اگر در یک محیط آزمایشگاهی رقیق‌سازی‌های سریالی انجام می‌دهید، مراحل زیر را دنبال کنید:
مواد خود را آماده کنید:
تمام لوله‌ها را به وضوح برچسب‌گذاری کنید با عامل رقیق‌سازی و شماره مرحله
به تمام لوله‌ها به جز لوله اول رقیق‌کننده اضافه کنید:
اولین رقیق‌سازی را انجام دهید:
سری رقیق‌سازی را ادامه دهید:
غلظت‌های نهایی را با استفاده از ماشین حساب رقیق‌سازی سریالی محاسبه کنید
رقیق‌سازی‌های سریالی کاربردهای متعددی در رشته‌های علمی دارند:
رایج‌ترین نوع که در آن هر مرحله با همان عامل رقیق‌سازی (به عنوان مثال، 1:2، 1:5، 1:10) رقیق می‌شود.
یک مورد خاص از رقیق‌سازی سریالی که در آن عامل رقیق‌سازی 2 است و معمولاً در میکروبیولوژی و داروشناسی استفاده می‌شود.
از عوامل رقیق‌سازی استفاده می‌کند که مقیاس لگاریتمی از غلظت‌ها را ایجاد می‌کند و معمولاً در مطالعات پاسخ به دوز استفاده می‌شود.
شامل عوامل رقیق‌سازی متفاوت در مراحل مختلف برای دستیابی به دامنه‌های خاص غلظت است.
با شروع از یک کشت باکتری در 10⁸ CFU/mL، یک سری رقیق‌سازی 1:10 با 6 مرحله ایجاد کنید.
غلظت اولیه: 10⁸ CFU/mL عامل رقیق‌سازی: 10 تعداد رقیق‌سازی‌ها: 6
نتایج:
ایجاد منحنی پاسخ به دوز برای یک دارو با شروع در 100 mg/mL با یک سری رقیق‌سازی 1:2.
غلظت اولیه: 100 mg/mL عامل رقیق‌سازی: 2 تعداد رقیق‌سازی‌ها: 5
نتایج:
1def calculate_serial_dilution(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions):
2 """
3 محاسبه غلظت‌ها در یک سری رقیق‌سازی سریالی
4
5 پارامترها:
6 initial_concentration (float): غلظت شروع
7 dilution_factor (float): عاملی که هر رقیق‌سازی غلظت را کاهش می‌دهد
8 num_dilutions (int): تعداد مراحل رقیق‌سازی که باید محاسبه شود
9
10 بازگشت:
11 list: لیستی از دیکشنری‌ها که شماره مرحله و غلظت را شامل می‌شود
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 # افزودن غلظت اولیه به عنوان مرحله 0
20 dilution_series.append({
21 "step_number": 0,
22 "concentration": current_concentration
23 })
24
25 # محاسبه هر مرحله رقیق‌سازی
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# مثال استفاده
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"مرحله {step['step_number']}: {step['concentration']:.4f}")
431function calculateSerialDilution(initialConcentration, dilutionFactor, numDilutions) {
2 // اعتبارسنجی ورودی‌ها
3 if (initialConcentration <= 0 || dilutionFactor <= 1 || numDilutions < 1) {
4 return [];
5 }
6
7 const dilutionSeries = [];
8 let currentConcentration = initialConcentration;
9
10 // افزودن غلظت اولیه به عنوان مرحله 0
11 dilutionSeries.push({
12 stepNumber: 0,
13 concentration: currentConcentration
14 });
15
16 // محاسبه هر مرحله رقیق‌سازی
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// مثال استفاده
29const initialConc = 100;
30const dilutionFactor = 2;
31const numDilutions = 5;
32
33const results = calculateSerialDilution(initialConc, dilutionFactor, numDilutions);
34results.forEach(step => {
35 console.log(`مرحله ${step.stepNumber}: ${step.concentration.toFixed(4)}`);
36});
371در اکسل، می‌توانید یک سری رقیق‌سازی را با استفاده از رویکرد زیر محاسبه کنید:
2
31. در سلول A1، "مرحله" را وارد کنید
42. در سلول B1، "غلظت" را وارد کنید
53. در سلول‌های A2 تا A7، شماره‌های مرحله 0 تا 5 را وارد کنید
64. در سلول B2، غلظت اولیه خود را وارد کنید (به عنوان مثال، 100)
75. در سلول B3، فرمول =B2/dilution_factor (به عنوان مثال، =B2/2) را وارد کنید
86. فرمول را به پایین کپی کنید تا به سلول B7 برسید
9
10به‌طور جایگزین، می‌توانید این فرمول را در سلول B3 وارد کنید و به پایین کپی کنید:
11=initial_concentration/(dilution_factor^A3)
12
13به عنوان مثال، اگر غلظت اولیه شما 100 و عامل رقیق‌سازی 2 باشد:
14=100/(2^A3)
151calculate_serial_dilution <- function(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions) {
2 # اعتبارسنجی ورودی‌ها
3 if (initial_concentration <= 0 || dilution_factor <= 1 || num_dilutions < 1) {
4 return(data.frame())
5 }
6
7 # ایجاد وکتورهایی برای ذخیره نتایج
8 step_numbers <- 0:num_dilutions
9 concentrations <- numeric(length(step_numbers))
10
11 # محاسبه غلظت‌ها
12 for (i in 1:length(step_numbers)) {
13 step <- step_numbers[i]
14 concentrations[i] <- initial_concentration / (dilution_factor^step)
15 }
16
17 # بازگشت به عنوان فریم داده
18 return(data.frame(
19 step_number = step_numbers,
20 concentration = concentrations
21 ))
22}
23
24# مثال استفاده
25initial_conc <- 100
26dilution_factor <- 2
27num_dilutions <- 5
28
29results <- calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
30print(results)
31
32# اختیاری: ایجاد یک نمودار
33library(ggplot2)
34ggplot(results, aes(x = step_number, y = concentration)) +
35 geom_bar(stat = "identity", fill = "steelblue") +
36 labs(title = "سری رقیق‌سازی سریالی",
37 x = "مرحله رقیق‌سازی",
38 y = "غلظت") +
39 theme_minimal()
40در حالی که رقیق‌سازی سریالی یک تکنیک گسترده است، در برخی از شرایط ممکن است روش‌های جایگزین مناسب‌تر باشند:
در رقیق‌سازی موازی، هر رقیق‌سازی مستقیماً از محلول اصلی تهیه می‌شود و نه از رقیق‌سازی قبلی. این روش:
برای کاربردهای ساده که فقط به یک رقیق‌سازی نیاز دارند، رقیق‌سازی مستقیم (تهیه غلظت نهایی در یک مرحله) سریع‌تر و ساده‌تر است.
این روش به جای حجم برای تهیه رقیق‌سازی‌ها از وزن استفاده می‌کند که می‌تواند برای برخی از کاربردها، به ویژه با محلول‌های ویسکوز، دقیق‌تر باشد.
آزمایشگاه‌های مدرن اغلب از سیستم‌های خودکار جابجایی مایع استفاده می‌کنند که می‌توانند رقیق‌سازی‌های دقیقی را با حداقل دخالت انسانی انجام دهند و خطاها را کاهش دهند و بازدهی را افزایش دهند.
رقیق‌سازی سریالی یک تکنیک رقیق‌سازی مرحله‌ای است که در آن یک محلول اولیه با یک عامل رقیق‌سازی ثابت از طریق یک سری رقیق‌سازی‌های متوالی رقیق می‌شود. هر رقیق‌سازی از رقیق‌سازی قبلی به عنوان ماده اولیه خود استفاده می‌کند و کاهش سیستماتیک در غلظت ایجاد می‌کند.
غلظت در هر مرحله (n) در یک رقیق‌سازی سریالی می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود: C_n = C_0 / (DF^n)، که در آن C_0 غلظت اولیه، DF عامل رقیق‌سازی و n تعداد مراحل رقیق‌سازی است.
عامل رقیق‌سازی نشان‌دهنده این است که یک محلول چند برابر رقیق‌تر می‌شود. به عنوان مثال، یک عامل رقیق‌سازی 10 به این معنی است که محلول 10 برابر رقیق‌تر است. نسبت رقیق‌سازی رابطه بین محلول اصلی و حجم کل را بیان می‌کند. به عنوان مثال، نسبت رقیق‌سازی 1:10 به این معنی است که 1 قسمت محلول اصلی به 10 قسمت کل (1 قسمت اصلی + 9 قسمت رقیق‌کننده) است.
رقیق‌سازی‌های سریالی در میکروبیولوژی برای:
دقت رقیق‌سازی‌های سریالی به چندین عامل بستگی دارد:
با تکنیک آزمایشگاهی خوب و تجهیزات کالیبره شده، رقیق‌سازی‌های سریالی می‌توانند بسیار دقیق باشند و معمولاً در حدود 5-10٪ از مقادیر نظری قرار دارند.
در حالی که هیچ محدودیت سختی وجود ندارد، معمولاً توصیه می‌شود تعداد مراحل رقیق‌سازی سریالی را زیر 8-10 نگه دارید تا از خطاهای تجمعی جلوگیری شود. برای کاربردهایی که نیاز به رقیق‌سازی‌های شدید دارند، بهتر است از یک عامل رقیق‌سازی بزرگ‌تر به جای مراحل بیشتر استفاده کنید.
بله، می‌توانید یک سری رقیق‌سازی سفارشی با عوامل رقیق‌سازی متفاوت در مراحل مختلف ایجاد کنید. با این حال، این کار محاسبات را پیچیده‌تر می‌کند و احتمال خطا را افزایش می‌دهد. ماشین حساب ما در حال حاضر از یک عامل رقیق‌سازی ثابت در سرتاسر سری پشتیبانی می‌کند.
انتخاب عامل رقیق‌سازی به عوامل زیر بستگی دارد:
عوامل رقیق‌سازی رایج شامل 2 (برای تدریج‌های دقیق)، 5 (مراحل متوسط) و 10 (کاهش لگاریتمی) است.
مفهوم رقیق‌سازی قرن‌هاست که در علم استفاده می‌شود، اما تکنیک‌های سیستماتیک رقیق‌سازی سریالی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم با توسعه میکروبیولوژی مدرن شکل گرفت.
رابرت کخ، یکی از بنیان‌گذاران میکروبیولوژی مدرن، در دهه 1880 از تکنیک‌های رقیق‌سازی در کشت‌های باکتریایی برای جداسازی کشت‌های خالص استفاده کرد. روش‌های او پایه‌گذار میکروبیولوژی کمی و توسعه پروتکل‌های استاندارد رقیق‌سازی شد.
در اوایل قرن بیستم، مکس فون پتنتکوفر و همکارانش تکنیک‌های رقیق‌سازی را برای تحلیل آب و کاربردهای بهداشت عمومی بهبود بخشیدند. این روش‌ها به پروتکل‌های استانداردی که در آزمایشگاه‌های مدرن استفاده می‌شود، تکامل یافتند.
توسعه پیپت‌های دقیق در دهه‌های 1960 و 1970 تکنیک‌های رقیق‌سازی آزمایشگاهی را متحول کرد و امکان رقیق‌سازی‌های سریالی دقیق‌تر و قابل تکرارتر را فراهم کرد. امروزه، سیستم‌های خودکار جابجایی مایع همچنان دقت و کارایی روش‌های رقیق‌سازی سریالی را بهبود می‌بخشند.
انجمن میکروبیولوژی آمریکا. (2020). راهنمای آزمایشگاه ASM. انتشارات ASM.
سازمان بهداشت جهانی. (2018). سیستم مدیریت کیفیت آزمایشگاهی: راهنما. انتشارات WHO.
دوران، پی. م. (2013). اصول مهندسی بیوپروسس (ویرایش دوم). انتشارات آکادمیک.
مادیگان، م. ت.، مارتینکو، ج. م.، بندر، ک. س.، باکلی، د. ه.، و استال، د. آ. (2018). زیست‌شناسی میکروارگانیسم‌ها (ویرایش پانزدهم). پیرسون.
سامبروک، ج.، و راسل، د. و. (2001). کلون‌سازی مولکولی: یک راهنمای آزمایشگاهی (ویرایش سوم). انتشارات آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربر.
داروهای ایالات متحده. (2020). USP <1225> اعتبارسنجی رویه‌های کمدی. کنوانسیون داروسازی ایالات متحده.
سازمان بین‌المللی استاندارد. (2017). ISO 8655: دستگاه‌های وزنی پیستونی. ISO.
موسسه استانداردهای بالینی و آزمایشگاهی. (2018). روش‌ها برای آزمایش‌های حساسیت دارویی برای باکتری‌هایی که به طور هوازی رشد می‌کنند (ویرایش یازدهم). سند CLSI M07. موسسه استانداردهای بالینی و آزمایشگاهی.
امروز ماشین حساب رقیق‌سازی سریالی ما را امتحان کنید تا محاسبات آزمایشگاهی خود را ساده کنید و اطمینان حاصل کنید که سری‌های رقیق‌سازی دقیقی برای کار علمی خود دارید!
کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند