Apskaičiuokite koncentraciją kiekviename žingsnyje skiedimo serijoje įvesdami pradinę koncentraciją, skiedimo koeficientą ir skiedimų skaičių. Būtina mikrobiologijoje, biochemijoje ir farmacijos taikymuose.
* Privalomi laukai
Serijinis skiedimas yra žingsnis po žingsnio skiedimo technika, plačiai naudojama mikrobiologijoje, biochemijoje, farmakologijoje ir kitose mokslinėse disciplinose, siekiant sistematiškai sumažinti medžiagos koncentraciją. Ši serijinio skiedimo skaičiuoklė suteikia paprastą, tačiau galingą įrankį mokslininkams, tyrėjams, studentams ir laboratorijos technikams tiksliai apskaičiuoti koncentraciją kiekviename skiedimo serijos etape, nereikalaujant rankinių skaičiavimų.
Serijiniai skiedimai yra pagrindinės laboratorinės procedūros, kuriose pradinė mėginio koncentracija skiedžiama nuolatiniu faktoriumi per kelis iš eilės einančius skiedimus. Kiekvienas skiedimo etapas naudoja ankstesnį skiedimą kaip savo pradinę medžiagą, sukuriant sistemingą koncentracijos sumažėjimą. Ši technika yra būtina standartų paruošimui kalibravimo kreivėms, dirbtinių bakterijų kultūrų paruošimui, farmakologijos dozės-atsako tyrimams ir daugeliui kitų taikymų, kur reikalingas tikslus koncentracijos valdymas.
Serijiniame skiedime pradinė tirpalo koncentracija (C₁) yra skiedžiama tam tikru skiedimo faktoriumi (DF), kad būtų gautas naujas tirpalas su mažesne koncentracija (C₂). Šis procesas kartojamas kelis kartus, kiekvienas naujas skiedimas naudoja ankstesnį skiedimą kaip savo pradinę medžiagą.
Matematinis ryšys, reguliuojantis serijinius skiedimus, yra paprastas:
Kur:
Serijos skiedimams koncentracija bet kuriame etape (n) gali būti apskaičiuota kaip:
Kur:
Skiedimo faktorius rodo, kiek kartų tirpalas tampa labiau skiedžiamas po kiekvieno etapo. Pavyzdžiui:
Mūsų skaičiuoklė supaprastina procesą, nustatant koncentracijas skiedimų serijoje. Sekite šiuos žingsnius, kad efektyviai naudotumėte įrankį:
Skaičiuoklė automatiškai generuoja koncentraciją kiekviename skiedimo serijos etape, leisdama greitai nustatyti tikslią koncentraciją bet kuriame jūsų skiedimo protokolo taške.
Jei atliekate serijinius skiedimus laboratorijoje, vadovaukitės šiais žingsniais:
Paruoškite medžiagas:
Aiškiai pažymėkite visus vamzdelius su skiedimo faktoriu ir etapo numeriu
Pridėkite skiediklį prie visų vamzdelių, išskyrus pirmąjį:
Atlikite pirmąjį skiedimą:
Tęskite skiedimo seriją:
Apskaičiuokite galutines koncentracijas naudodami serijinio skiedimo skaičiuoklę
Serijiniai skiedimai turi daugybę taikymų įvairiose mokslinėse disciplinose:
Tai dažniausiai pasitaikantis tipas, kur kiekvienas etapas skiedžiamas tuo pačiu faktoriumi (pvz., 1:2, 1:5, 1:10).
Specialus serijinio skiedimo atvejis, kur skiedimo faktorius yra 2, dažnai naudojamas mikrobiologijoje ir farmakologijoje.
Naudoja skiedimo faktorius, kurie sukuria logaritminę koncentracijų skalę, dažnai naudojamą dozės-atsako tyrimuose.
Apima skirtingų skiedimo faktorių naudojimą skirtinguose etapuose, siekiant pasiekti specifinius koncentracijos diapazonus.
Pradedant nuo bakterijų kultūros su 10⁸ CFU/mL, sukurkite 1:10 skiedimo seriją su 6 žingsniais.
Pradinė koncentracija: 10⁸ CFU/mL Skiedimo faktorius: 10 Skiedimų skaičius: 6
Rezultatai:
Kuriant dozės-atsako kreivę vaistui, pradedant nuo 100 mg/mL su 1:2 skiedimo serija.
Pradinė koncentracija: 100 mg/mL Skiedimo faktorius: 2 Skiedimų skaičius: 5
Rezultatai:
1def calculate_serial_dilution(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions):
2 """
3 Apskaičiuoti koncentracijas serijinės skiedimo serijoje
4
5 Parametrai:
6 initial_concentration (float): Pradinė koncentracija
7 dilution_factor (float): Faktorius, kuriuo kiekvienas skiedimas sumažina koncentraciją
8 num_dilutions (int): Skiedimo žingsnių skaičius
9
10 Grąžina:
11 list: Sąrašas žodynų, kuriuose yra etapo numeris ir koncentracija
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 # Pridėti pradinę koncentraciją kaip 0 etapą
20 dilution_series.append({
21 "step_number": 0,
22 "concentration": current_concentration
23 })
24
25 # Apskaičiuoti kiekvieną skiedimo žingsnį
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# Pavyzdžio naudojimas
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"Step {step['step_number']}: {step['concentration']:.4f}")
431function calculateSerialDilution(initialConcentration, dilutionFactor, numDilutions) {
2 // Patikrinkite įvestis
3 if (initialConcentration <= 0 || dilutionFactor <= 1 || numDilutions < 1) {
4 return [];
5 }
6
7 const dilutionSeries = [];
8 let currentConcentration = initialConcentration;
9
10 // Pridėti pradinę koncentraciją kaip 0 etapą
11 dilutionSeries.push({
12 stepNumber: 0,
13 concentration: currentConcentration
14 });
15
16 // Apskaičiuoti kiekvieną skiedimo žingsnį
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// Pavyzdžio naudojimas
29const initialConc = 100;
30const dilutionFactor = 2;
31const numDilutions = 5;
32
33const results = calculateSerialDilution(initialConc, dilutionFactor, numDilutions);
34results.forEach(step => {
35 console.log(`Step ${step.stepNumber}: ${step.concentration.toFixed(4)}`);
36});
371Excel'e galite apskaičiuoti serijinio skiedimo seriją naudodami šį metodą:
2
31. A1 langelyje įrašykite "Step"
42. B1 langelyje įrašykite "Concentration"
53. A2 iki A7 langeliuose įrašykite etapo numerius nuo 0 iki 5
64. B2 langelyje įrašykite savo pradinę koncentraciją (pvz., 100)
75. B3 langelyje įrašykite formulę =B2/dilution_factor (pvz., =B2/2)
86. Nukopijuokite formulę iki B7 langelio
9
10Alternatyviai, galite naudoti šią formulę B3 langelyje ir nukopijuoti žemyn:
11=initial_concentration/(dilution_factor^A3)
12
13Pavyzdžiui, jei jūsų pradinė koncentracija yra 100, o skiedimo faktorius yra 2:
14=100/(2^A3)
151calculate_serial_dilution <- function(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions) {
2 # Patikrinkite įvestis
3 if (initial_concentration <= 0 || dilution_factor <= 1 || num_dilutions < 1) {
4 return(data.frame())
5 }
6
7 # Sukurkite vektorius rezultatams saugoti
8 step_numbers <- 0:num_dilutions
9 concentrations <- numeric(length(step_numbers))
10
11 # Apskaičiuokite koncentracijas
12 for (i in 1:length(step_numbers)) {
13 step <- step_numbers[i]
14 concentrations[i] <- initial_concentration / (dilution_factor^step)
15 }
16
17 # Grąžinkite kaip duomenų rėmelį
18 return(data.frame(
19 step_number = step_numbers,
20 concentration = concentrations
21 ))
22}
23
24# Pavyzdžio naudojimas
25initial_conc <- 100
26dilution_factor <- 2
27num_dilutions <- 5
28
29results <- calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
30print(results)
31
32# Pasirinktinai: sukurkite diagramą
33library(ggplot2)
34ggplot(results, aes(x = step_number, y = concentration)) +
35 geom_bar(stat = "identity", fill = "steelblue") +
36 labs(title = "Serijinių skiedimų serija",
37 x = "Skiedimo etapas",
38 y = "Koncentracija") +
39 theme_minimal()
40Nors serijinis skiedimas yra plačiai naudojama technika, yra situacijų, kai alternatyvūs metodai gali būti tinkamesni:
Lygiagretus skiedimas, kai kiekvienas skiedimas atliekamas tiesiai iš pradinio atsargų tirpalo, o ne iš ankstesnio skiedimo. Šis metodas:
Paprastiems taikymams, kuriems reikia tik vieno skiedimo, tiesioginis skiedimas (galutinės koncentracijos paruošimas vienu žingsniu) yra greitesnis ir paprastesnis.
Šis metodas naudoja svorį, o ne tūrį, kad paruoštų skiedimus, kuris tam tikroms taikymo sritims gali būti tikslesnis, ypač tirštų tirpalų atveju.
Šiuolaikinėse laboratorijose dažnai naudojamos automatizuotos skysčių tvarkymo sistemos, galinčios atlikti tikslius skiedimus, sumažinant žmogaus įsikišimą, sumažinant klaidas ir padidinant našumą.
Serijinis skiedimas yra žingsnis po žingsnio skiedimo technika, kur pradinė tirpalo koncentracija skiedžiama nuolatiniu faktoriumi per kelis iš eilės einančius skiedimus. Kiekvienas skiedimas naudoja ankstesnį skiedimą kaip savo pradinę medžiagą, sukuriant sistemingą koncentracijos sumažėjimą.
Koncentracija bet kuriame etape (n) serijiniame skiedime gali būti apskaičiuota naudojant formulę: C_n = C_0 / (DF^n), kur C_0 yra pradinė koncentracija, DF yra skiedimo faktorius, o n yra skiedimo žingsnių skaičius.
Skiedimo faktorius nurodo, kiek kartų tirpalas tampa labiau skiedžiamas. Pavyzdžiui, skiedimo faktorius 10 reiškia, kad tirpalas yra 10 kartų labiau skiedžiamas. Skiedimo santykis išreiškia santykį tarp pradinio tirpalo ir bendro tūrio. Pavyzdžiui, 1:10 skiedimo santykis reiškia 1 dalį pradinio tirpalo ir 10 dalių bendro (1 dalis pradinio + 9 dalys skiediklio).
Serijiniai skiedimai yra būtini mikrobiologijoje, kad:
Serijinių skiedimų tikslumas priklauso nuo kelių veiksnių:
Naudojant gerą laboratorinę techniką ir kalibruotą įrangą, serijiniai skiedimai gali būti labai tikslūs, paprastai per 5-10% teorinių verčių.
Nors griežto limito nėra, paprastai patariama laikyti serijinių skiedimų žingsnių skaičių mažesnį nei 8-10, kad būtų sumažintos kumuliacinės klaidos. Taikymams, kuriems reikia ekstremalių skiedimų, gali būti geriau naudoti didesnį skiedimo faktorių, o ne daugiau žingsnių.
Taip, galite sukurti pasirinktą skiedimo seriją, kurioje skirtingi skiedimo faktoriai naudojami skirtinguose etapuose. Tačiau tai padaro skaičiavimus sudėtingesnius ir padidina klaidų potencialą. Mūsų skaičiuoklė šiuo metu palaiko nuolatinį skiedimo faktorių visoje serijoje.
Skiedimo faktoriaus pasirinkimas priklauso nuo:
Dažnai naudojami skiedimo faktoriai yra 2 (smulkiems gradacijoms), 5 (vidutiniai žingsniai) ir 10 (logaritminis sumažinimas).
Skiedimo koncepcija buvo naudojama mokslui jau šimtmečius, tačiau sisteminės serijinio skiedimo technikos buvo formalizuotos XIX a. pabaigoje ir XX a. pradžioje, kai buvo išvystyta moderni mikrobiologija.
Robertas Kochas, vienas iš modernios bakterijų biologijos pradininkų, naudojo skiedimo technikas 1880-aisiais, kad išskirtų grynas bakterijų kultūras. Jo metodai padėjo pagrindus kiekybinei mikrobiologijai ir standartizuotoms skiedimo procedūroms.
XX a. pradžioje Maksas von Pettenkoferis ir jo kolegos patobulino skiedimo technikas vandens analizei ir visuomenės sveikatos taikymams. Šios metodikos išsivystė į standartizuotas protokolus, naudojamas šiuolaikinėse laboratorijose.
1960-aisiais ir 1970-aisiais tikslūs mikropipetės išsivystymas revoliucionavo laboratorines skiedimo technikas, leidžiančias atlikti tikslesnius ir reprodukuojamus serijinius skiedimus. Šiandien automatizuotos skysčių tvarkymo sistemos toliau gerina serijinių skiedimų procedūrų tikslumą ir efektyvumą.
Amerikos mikrobiologijos draugija. (2020). ASM laboratorinių metodų vadovas. ASM leidykla.
Pasaulio sveikatos organizacija. (2018). Laboratorijos kokybės valdymo sistema: vadovas. WHO leidykla.
Doran, P. M. (2013). Bioprosesų inžinerijos principai (2-asis leidimas). Akademinė leidykla.
Madigan, M. T., Martinko, J. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., & Stahl, D. A. (2018). Brock biologija mikroorganizmų (15-asis leidimas). Pearson.
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molekulinė klonavimas: laboratorinis vadovas (3-iasis leidimas). Šaltojo šaltinio laboratorijos leidykla.
Jungtinių Valstijų farmakopeja. (2020). USP <1225> Kompendinių procedūrų validacija. Jungtinių Valstijų farmakopeinė asociacija.
Tarptautinė standartizacijos organizacija. (2017). ISO 8655: Pistoletu valdomi tūriniai prietaisai. ISO.
Klinikinės ir laboratorinės standartų institutas. (2018). Antimikrobinio jautrumo testavimo metodai bakterijoms, kurios auga aerobinėmis sąlygomis (11-asis leidimas). CLSI dokumentas M07. Klinikinės ir laboratorinės standartų institutas.
Išbandykite mūsų serijinio skiedimo skaičiuoklę šiandien, kad supaprastintumėte laboratorinius skaičiavimus ir užtikrintumėte tikslius skiedimų serijas savo moksliniam darbui!
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.