Aprēķiniet koncentrāciju katrā solī atšķaidīšanas sērijā, ievadot sākotnējo koncentrāciju, atšķaidīšanas koeficientu un atšķaidījumu skaitu. Nepieciešams mikrobioloģijā, bioķīmijā un farmaceitiskajās lietojumprogrammās.
* Nepieciešamie lauki
Seriālais atšķaidījums ir pakāpeniska atšķaidīšanas tehnika, ko plaši izmanto mikrobioloģijā, bioķīmijā, farmakoloģijā un citās zinātniskajās disciplīnās, lai sistemātiski samazinātu vielas koncentrāciju. Šis seriālā atšķaidījuma kalkulators nodrošina vienkāršu, taču jaudīgu rīku zinātniekiem, pētniekiem, studentiem un laboratorijas tehniķiem, lai precīzi aprēķinātu koncentrāciju katrā atšķaidījuma sērijas posmā, neizmantojot manuālas aprēķināšanas.
Seriālie atšķaidījumi ir pamatlaboratorijas procedūras, kur sākotnējais paraugs tiek atšķaidīts ar nemainīgu faktoru caur virkni secīgu atšķaidījumu. Katrs atšķaidījuma posms izmanto iepriekšējo atšķaidījumu kā sākotnējo materiālu, radot sistemātisku koncentrācijas samazinājumu. Šī tehnika ir būtiska standartu sagatavošanai kalibrācijas līkņu izveidei, strauju baktēriju kultūru koncentrāciju sagatavošanai, devas reakcijas pētījumu veikšanai farmakoloģijā un daudzām citām lietojumprogrammām, kur nepieciešama precīza koncentrācijas kontrole.
Seriālajā atšķaidījumā sākotnējā šķīdumā ar zināmu koncentrāciju (C₁) tiek atšķaidīts ar noteiktu atšķaidījuma faktoru (DF), lai iegūtu jaunu šķīdumu ar zemāku koncentrāciju (C₂). Šis process tiek atkārtots vairākkārt, katrs jauns atšķaidījums izmantojot iepriekšējo atšķaidījumu kā sākotnējo punktu.
Matemātiskā attiecība, kas nosaka seriālos atšķaidījumus, ir vienkārša:
Kur:
Vairāku atšķaidījumu sērijai jebkurā solī (n) koncentrāciju var aprēķināt kā:
Kur:
Atšķaidījuma faktors attēlo, cik reizes šķīdums kļūst atšķaidīts pēc katra posma. Piemēram:
Mūsu kalkulators atvieglo koncentrāciju noteikšanu atšķaidījumu sērijā. Lai efektīvi izmantotu rīku, sekojiet šiem soļiem:
Kalkulators automātiski ģenerē koncentrāciju katrā atšķaidījuma sērijas posmā, ļaujot jums ātri noteikt precīzu koncentrāciju jebkurā vietā jūsu atšķaidījuma protokolā.
Ja veicat seriālos atšķaidījumus laboratorijā, sekojiet šiem soļiem:
Sagatavojiet savus materiālus:
Skaidri marķējiet visas caurules ar atšķaidījuma faktoru un posma numuru
Pievienojiet atšķaidītāju visām caurulēm, izņemot pirmo:
Veiciet pirmo atšķaidījumu:
Turpiniet atšķaidījumu sēriju:
Aprēķiniet galīgās koncentrācijas, izmantojot seriālā atšķaidījuma kalkulatoru
Seriālie atšķaidījumi ir daudzveidīgi lietojumi dažādās zinātniskajās disciplīnās:
Visizplatītākais veids, kur katrs solis atšķaida ar to pašu faktoru (piemēram, 1:2, 1:5, 1:10).
Īpašs gadījums, kad atšķaidījuma faktors ir 2, parasti izmanto mikrobioloģijā un farmakoloģijā.
Izmanto atšķaidījuma faktorus, kas rada logaritmisku koncentrāciju skalu, bieži izmanto devas reakcijas pētījumos.
Ietver atšķaidījuma faktoru variācijas dažādos posmos, lai sasniegtu specifiskas koncentrācijas diapazonus.
Sākot ar baktēriju kultūru ar 10⁸ CFU/mL, izveidojiet 1:10 atšķaidījuma sēriju ar 6 posmiem.
Sākotnējā koncentrācija: 10⁸ CFU/mL Atšķaidījuma faktors: 10 Atšķaidījumu skaits: 6
Rezultāti:
Izveidojiet devas reakcijas līkni zālēm, sākot ar 100 mg/mL ar 1:2 atšķaidījuma sēriju.
Sākotnējā koncentrācija: 100 mg/mL Atšķaidījuma faktors: 2 Atšķaidījumu skaits: 5
Rezultāti:
1def calculate_serial_dilution(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions):
2 """
3 Aprēķināt koncentrācijas seriālajā atšķaidījuma sērijā
4
5 Parametri:
6 initial_concentration (float): Sākotnējā koncentrācija
7 dilution_factor (float): Faktors, ar kuru katrs atšķaidījums samazina koncentrāciju
8 num_dilutions (int): Atšķaidījuma posmu skaits, ko aprēķināt
9
10 Atgriež:
11 list: Saraksts ar vārdnīcām, kas satur posma numuru un koncentrāciju
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 # Pievienot sākotnējo koncentrāciju kā posmu 0
20 dilution_series.append({
21 "step_number": 0,
22 "concentration": current_concentration
23 })
24
25 # Aprēķināt katru atšķaidījuma posmu
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# Piemēra izmantošana
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"Posms {step['step_number']}: {step['concentration']:.4f}")
431function calculateSerialDilution(initialConcentration, dilutionFactor, numDilutions) {
2 // Validēt ievades datus
3 if (initialConcentration <= 0 || dilutionFactor <= 1 || numDilutions < 1) {
4 return [];
5 }
6
7 const dilutionSeries = [];
8 let currentConcentration = initialConcentration;
9
10 // Pievienot sākotnējo koncentrāciju kā posmu 0
11 dilutionSeries.push({
12 stepNumber: 0,
13 concentration: currentConcentration
14 });
15
16 // Aprēķināt katru atšķaidījuma posmu
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// Piemēra izmantošana
29const initialConc = 100;
30const dilutionFactor = 2;
31const numDilutions = 5;
32
33const results = calculateSerialDilution(initialConc, dilutionFactor, numDilutions);
34results.forEach(step => {
35 console.log(`Posms ${step.stepNumber}: ${step.concentration.toFixed(4)}`);
36});
371Excel varat aprēķināt seriālo atšķaidījuma sēriju, izmantojot šādu pieeju:
2
31. Šūnā A1 ierakstiet "Posms"
42. Šūnā B1 ierakstiet "Koncentrācija"
53. Šūnās A2 līdz A7 ierakstiet posmu numurus no 0 līdz 5
64. Šūnā B2 ierakstiet savu sākotnējo koncentrāciju (piemēram, 100)
75. Šūnā B3 ierakstiet formulu =B2/dilution_factor (piemēram, =B2/2)
86. Nokopējiet formulu uz leju līdz šūnai B7
9
10Alternatīvi, jūs varat izmantot šo formulu šūnā B3 un nokopēt uz leju:
11=initial_concentration/(dilution_factor^A3)
12
13Piemēram, ja jūsu sākotnējā koncentrācija ir 100 un atšķaidījuma faktors ir 2:
14=100/(2^A3)
151calculate_serial_dilution <- function(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions) {
2 # Validēt ievades datus
3 if (initial_concentration <= 0 || dilution_factor <= 1 || num_dilutions < 1) {
4 return(data.frame())
5 }
6
7 # Izveidot vektorus rezultātu glabāšanai
8 step_numbers <- 0:num_dilutions
9 concentrations <- numeric(length(step_numbers))
10
11 # Aprēķināt koncentrācijas
12 for (i in 1:length(step_numbers)) {
13 step <- step_numbers[i]
14 concentrations[i] <- initial_concentration / (dilution_factor^step)
15 }
16
17 # Atgriezt kā datu rāmi
18 return(data.frame(
19 step_number = step_numbers,
20 concentration = concentrations
21 ))
22}
23
24# Piemēra izmantošana
25initial_conc <- 100
26dilution_factor <- 2
27num_dilutions <- 5;
28
29results <- calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions);
30print(results);
31
32# Pēc izvēles: izveidot grafiku
33library(ggplot2)
34ggplot(results, aes(x = step_number, y = concentration)) +
35 geom_bar(stat = "identity", fill = "steelblue") +
36 labs(title = "Seriālā Atšķaidījuma Sērija",
37 x = "Atšķaidījuma Posms",
38 y = "Koncentrācija") +
39 theme_minimal()
40Lai gan seriālais atšķaidījums ir plaši izmantota tehnika, ir situācijas, kad alternatīvas metodes var būt piemērotākas:
Paralēlajā atšķaidījumā katrs atšķaidījums tiek veikts tieši no sākotnējā krājuma šķīduma, nevis no iepriekšējā atšķaidījuma. Šī metode:
Vienkāršām lietojumprogrammām, kurām nepieciešams tikai viens atšķaidījums, tiešais atšķaidījums (galīgās koncentrācijas sagatavošana vienā solī) ir ātrāks un vienkāršāks.
Šī metode izmanto svaru, nevis tilpumu, lai sagatavotu atšķaidījumus, kas var būt precīzāka noteiktām lietojumprogrammām, īpaši ar viskoziem šķīdumiem.
Mūsdienu laboratorijās bieži izmanto automatizētas šķidruma apstrādes sistēmas, kas var veikt precīzus atšķaidījumus ar minimālu cilvēka iejaukšanos, samazinot kļūdas un palielinot caurlaidspēju.
Seriālais atšķaidījums ir pakāpeniska atšķaidīšanas tehnika, kur sākotnējais šķīdums tiek atšķaidīts ar nemainīgu faktoru caur virkni secīgu atšķaidījumu. Katrs atšķaidījums izmanto iepriekšējo atšķaidījumu kā sākotnējo materiālu, radot sistemātisku koncentrācijas samazinājumu.
Koncentrāciju jebkurā posmā (n) seriālajā atšķaidījumā var aprēķināt, izmantojot formulu: C_n = C_0 / (DF^n), kur C_0 ir sākotnējā koncentrācija, DF ir atšķaidījuma faktors un n ir atšķaidījumu posmu skaits.
Atšķaidījuma faktors norāda, cik reizes šķīdums kļūst atšķaidīts. Piemēram, atšķaidījuma faktors 10 nozīmē, ka šķīdums ir 10 reizes atšķaidīts. Atšķaidījuma attiecība izsaka attiecību starp sākotnējo šķīdumu un kopējo tilpumu. Piemēram, 1:10 atšķaidījuma attiecība nozīmē 1 daļu sākotnējā šķīduma uz 10 daļām kopā (1 daļa sākotnējā + 9 daļas atšķaidītāja).
Seriālie atšķaidījumi ir būtiski mikrobioloģijā, lai:
Seriālo atšķaidījumu precizitāte ir atkarīga no vairākiem faktoriem:
Ar labu laboratorijas tehniku un kalibrētu aprīkojumu seriālie atšķaidījumi var būt ļoti precīzi, parasti 5-10% no teorētiskajām vērtībām.
Lai gan nav stingra ierobežojuma, parasti ieteicams uzturēt atšķaidījumu posmu skaitu zem 8-10, lai samazinātu kumulatīvās kļūdas. Lietojumiem, kas prasa ekstremālus atšķaidījumus, labāk varētu būt izmantot lielāku atšķaidījuma faktoru, nevis vairāk posmu.
Jā, jūs varat izveidot pielāgotu atšķaidījumu sēriju ar dažādiem atšķaidījuma faktoriem dažādos posmos. Tomēr tas padara aprēķinus sarežģītākus un palielina kļūdu iespējamību. Mūsu kalkulators pašlaik atbalsta nemainīgu atšķaidījuma faktoru visā sērijā.
Atšķaidījuma faktora izvēle ir atkarīga no:
Izplatīti atšķaidījuma faktori ir 2 (smalkām gradācijām), 5 (vidējiem soļiem) un 10 (logaritmiskiem samazinājumiem).
Atšķaidījuma jēdziens zinātnē tiek izmantots jau gadsimtiem, taču sistemātiskas seriālo atšķaidījumu tehnikas tika formalizētas 19. un 20. gadsimtā, attīstoties mūsdienu mikrobioloģijai.
Roberts Kočs, viens no mūsdienu bakterioloģijas dibinātājiem, 1880. gados izmantoja atšķaidīšanas tehnikas, lai izolētu tīras baktēriju kultūras. Viņa metodes veidoja pamatu kvantitatīvai mikrobioloģijai un standartizētu atšķaidījumu procedūru izstrādei.
Precīzu mikropipetu izstrāde 1960. un 1970. gados revolucionizēja laboratorijas atšķaidījumu tehnikas, ļaujot veikt precīzākus un reproducējamākus seriālos atšķaidījumus. Šodien automatizētas šķidruma apstrādes sistēmas turpina uzlabot seriālo atšķaidījumu procedūru precizitāti un efektivitāti.
American Society for Microbiology. (2020). ASM Manual of Laboratory Methods. ASM Press.
Pasaules Veselības Organizācija. (2018). Laboratorijas Kvalitātes Vadības Sistēma: Rokasgrāmata. WHO Press.
Doran, P. M. (2013). Bioprocess Engineering Principles (2. izdevums). Academic Press.
Madigan, M. T., Martinko, J. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., & Stahl, D. A. (2018). Brock Biology of Microorganisms (15. izdevums). Pearson.
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molekulārā Klonēšana: Laboratorijas Rokasgrāmata (3. izdevums). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Amerikas Savienoto Valstu Farmakopeja. (2020). USP <1225> Validācija Kompendiju Procedūrām. United States Pharmacopeial Convention.
Starptautiskā Standartizācijas Organizācija. (2017). ISO 8655: Piston-operated volumetric apparatus. ISO.
Klīniskās un Laboratorijas Standartu Institūts. (2018). Antimikrobiālās Jutības Testēšanas Metodes Baktērijām, Kas Aug Aerobiķi (11. izdevums). CLSI dokuments M07. Klīniskās un Laboratorijas Standartu Institūts.
Izmēģiniet mūsu Seriālā Atšķaidījuma Kalkulatoru jau šodien, lai vienkāršotu savus laboratorijas aprēķinus un nodrošinātu precīzu atšķaidījumu sēriju jūsu zinātniskajam darbam!
Atklājiet vairāk rīku, kas varētu būt noderīgi jūsu darbplūsmai