畢業(yè)論文乙醇和異丙醇對(duì)程序降溫冷凍盒溫度變化的影響

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目: 乙醇和異丙醇對(duì)程序降溫冷凍盒溫度變化的影響學(xué) 生：學(xué)號(hào)：學(xué) 院：生命科學(xué)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：生物科學(xué)入學(xué)時(shí)間：2009年9月1日指導(dǎo)教師：屈長(zhǎng)青職稱(chēng)：教授完成日期：2013年5月9日乙醇和異丙醇對(duì)程序降溫盒溫度變化的影響摘 要：傳統(tǒng)的梯度降溫冷凍方法對(duì)細(xì)胞的損傷嚴(yán)重，細(xì)胞復(fù)蘇后成活率低，活力差。程序降溫法降溫速度較緩，對(duì)細(xì)胞的損傷小，保存的長(zhǎng)期性和安全性均可得到保障。細(xì)胞的體外長(zhǎng)期保存一般采用10%二甲基亞砜低溫保護(hù)劑, 程序降溫后貯存在液氮中。但傳統(tǒng)的程序降溫法需要購(gòu)置昂貴的程序冷凍儀，因此，程序降溫冷凍保存難以在多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行推廣?，F(xiàn)制作一種簡(jiǎn)易的程序降溫盒，以實(shí)現(xiàn)便

2、捷經(jīng)濟(jì)地程序降溫。通過(guò)分析尋找出乙醇和異丙醇可作為程序降溫液，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比乙醇和異丙醇以及乙醇和異丙醇1：1的混合液的溫度變化速率，得出乙醇和異丙醇的混合液的降溫速率慢，最適宜作程序降溫液。 關(guān)鍵詞：程序降溫盒； 乙醇； 異丙醇； 溫度變化Effect of ethanol and isopropanol on programmed cooling box temperatureAbstract:Freezing method of ladder often use of today's cooling on cell damage, the low survival rate of

3、 cells after resuscitation, poor activity. Using the method of program cooling speed is slow, has small damage to the cells. The long-term preservation and safety can be guaranteed. The long-term preservation of cells in vitro by cryoprotective agent 10% two dimethyl sulfoxide, programmed cooling af

4、ter storage in liquid nitrogen, but the traditional programmed cooling method requires the purchase of expensive program freezing equipment, therefore, the programmed cooling cryopreservation is difficult to spread in most laboratories. We are looking for a cooling speed slow solution, design progra

5、m cooling box, to realize quick economic programmed cooling. Through the analysis to find out the more suitable for ethanol and isopropanol, through the contrast of ethanol and isopropyl alcohol and their 1:1 mixture temperature change rate, we get that the ethanol and isopropanol mixture significan

6、tly slower cooling rate.Keywords:programmed cooling box；ethylalcohol；isopropanol；temperature shift目 錄1.引言（緒論）.12.材料與方法.22.1 實(shí)驗(yàn)材料.22.1.1 試劑.22.1.2 主要儀器和設(shè)備.22.2 實(shí)驗(yàn)方法.22.2.1制作程序冷凍盒.22.2.1.1尋找合適的材料. .22.2.1.2制作冷凍管的固定板.22.2.2程序降溫液.22.2.2.1 程序降溫液的篩選.22.2.2.2程序降溫液的處理.22.2.3 測(cè)量溫度變化.32.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察.33.實(shí)驗(yàn)結(jié)果.33.

7、1 不同材質(zhì)的對(duì)比.33.2 程序降溫液的篩選.33.3 比較三種溶液的溫度變化.34.結(jié)論（結(jié)束語(yǔ)）.4參考文獻(xiàn).5致謝 .61 引言隨著生物科技的迅速發(fā)展，細(xì)胞越來(lái)越多應(yīng)用于生物實(shí)驗(yàn)中。細(xì)胞凍存是用于細(xì)胞保存的主要方法之一。利用凍存的技術(shù)將細(xì)胞置于-70冰箱中低溫保存1，可以使細(xì)胞暫時(shí)脫離生長(zhǎng)狀態(tài)，從而將其細(xì)胞特性保存起來(lái)，在需要的時(shí)候再?gòu)?fù)蘇細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。而且適度地保存一定量的細(xì)胞，可以防止因正在培養(yǎng)的細(xì)胞被污染或其他意外事件而使細(xì)胞丟種，對(duì)細(xì)胞保種起到了的作用。除此之外，還可以利用細(xì)胞凍存的形式來(lái)購(gòu)買(mǎi)、寄贈(zèng)、交換或是運(yùn)送某些細(xì)胞。細(xì)胞凍存主要有兩種方法：一是階段降溫法，利用冷存管處于4、

8、 -20、 -80保存2；二是程序降溫法，利用程序降溫盒設(shè)定程序由室溫降低至-70，最后再放置到液氮槽中進(jìn)行長(zhǎng)期保存。降溫速率對(duì)細(xì)胞的保存效果非常重要3。常規(guī)分段降溫耗時(shí)較長(zhǎng)。溫度降低過(guò)快容易對(duì)細(xì)胞造成“胞內(nèi)冰損傷”4。細(xì)胞凍存通常采用慢凍速溶的方法來(lái)減少細(xì)胞損傷5。因?yàn)槿绻禍剡^(guò)快，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外水迅速結(jié)晶化，從而導(dǎo)致細(xì)胞的結(jié)構(gòu)破壞、PH改變、蛋白質(zhì)變性等不良的后果，就會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損害。而慢凍能使細(xì)胞緩慢失水，以減少胞內(nèi)結(jié)晶的形成進(jìn)而保護(hù)細(xì)胞。復(fù)蘇時(shí)讓細(xì)胞快速融化是為了防止在融化過(guò)程中已經(jīng)融解了的水滲透入細(xì)胞而導(dǎo)致的二次結(jié)晶對(duì)細(xì)胞形成損害6。利用程序降溫法，相對(duì)于傳統(tǒng)的凍存方法能實(shí)現(xiàn)緩慢降溫

9、，大大減少了細(xì)胞在冷凍過(guò)程中的損傷，提高復(fù)蘇成活率7。但傳統(tǒng)的程序降溫法需要購(gòu)買(mǎi)昂貴的程序降溫儀，成本大幅度提高8。而制作程序降溫盒可以解決這一難題。程序降溫盒的設(shè)計(jì)就是基于某種液體的比熱容大隨外界溫度變化慢的原理，使被凍存的細(xì)胞實(shí)現(xiàn)緩慢降溫。程序降溫盒的使用方法：向程序降溫盒中添加100ml左右的程序降溫液，再將準(zhǔn)備凍存的細(xì)胞管置于程序降溫盒內(nèi)的固定板上。最后將程序降溫盒直接放入-70冰箱即可。如需長(zhǎng)期保存再轉(zhuǎn)放入液氮中。圖1.簡(jiǎn)易的程序降溫盒本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比異丙醇，乙醇及它們1：1的混合液降溫速度，發(fā)現(xiàn)混合液的降溫速度最適宜，變溫速度約在12/min?；旌弦旱慕禍厮俣让黠@慢于純的異丙醇或乙醇

10、。2. 材料與方法2.1 實(shí)驗(yàn)材料試劑異丙醇，乙醇。主要儀器、設(shè)備-100100數(shù)顯溫度計(jì) (誤差范圍在±1) ，自制程序降溫盒，超低溫冰箱。2.2 實(shí)驗(yàn)方法制作程序冷凍盒.1尋找合適的材料分別把普通塑料瓶、特種塑料和一塊小泡沫置于-70冰箱一夜后取出。觀察材料形態(tài)特質(zhì)是否發(fā)生改變，并拍照記錄。.2 制作冷凍管的固定板本實(shí)驗(yàn)使用的冷凍管固定板的材料是泡沫板。將泡沫板切割成厚約0.5cm，直徑等于程序冷凍盒的圓板狀。再根據(jù)冷凍管的大小在泡沫板上切割出8個(gè)圓孔，每個(gè)圓孔之間相間分布，保持適當(dāng)間隔以保證牢固。最后將泡沫板置于程序冷凍盒內(nèi)固定。程序降溫液.1 程序降溫液的選擇通過(guò)查找比熱容較

11、高的液體進(jìn)行比較，選出比熱容較大的幾種純?nèi)芤?。如水、甲醇、異丙醇、乙醇的比熱容較高，分別是4.19、2.5、2.5、2.43 J/(kg·K)。甲醇易揮發(fā)，在空氣中易燃易爆，因而不能選擇甲醇。水的熔點(diǎn)高，在0以下即凝固，凝固后體積變大因而也不能選擇水作程序降溫液。而異丙醇和乙醇的凝固點(diǎn)較低，在-70不會(huì)凝固。因此選擇異丙醇、乙醇及異丙醇和乙醇的混合液（體積比為1：1）作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。.2 程序降溫液 分別將盛有100ml的異丙醇，100ml乙醇，100ml異丙醇與乙醇1：1的混合液的程序冷凍盒置于-70冰箱中5h。測(cè)量溫度變化 首先將數(shù)顯溫度計(jì)置于-70冰箱，使其顯示溫度與冰箱溫度相同

12、，以減小誤差。再迅速?gòu)谋渲腥〕龀绦蚶鋬龊?，將溫度?jì)的感應(yīng)端置于程序冷凍盒的溶液中，讀出初始溫度并開(kāi)始計(jì)時(shí)。每過(guò)一分鐘記一次溫度。當(dāng)溫度上升到0時(shí)溫度變化很慢，停止記錄。重復(fù)上一步驟。再測(cè)另外兩種溶液溫度變化，每分鐘重復(fù)兩次作為對(duì)比求平均值以減小誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察觀察結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)，拍照。整理分析數(shù)據(jù)，并繪制折線(xiàn)圖，以便清晰反映數(shù)據(jù)的變化情況。3. 結(jié)果與分析3.1 不同材質(zhì)的對(duì)比圖2.普通塑料瓶放在-70冰箱一夜后圖3.特種塑料瓶放在-70冰箱一夜后由圖1、圖2可知，普通塑料瓶子在-70冰箱里存放一夜后發(fā)生嚴(yán)重的變形，而特種塑料形態(tài)完好。因此選擇特種塑料盒子作為程序冷凍盒的盒子。3.2 程序

13、降溫液的篩選100ml異丙醇，100ml乙醇，100ml異丙醇與乙醇一比一的混合液。3.3 比較三種溶液的溫度變化 圖4. 乙醇、異丙醇及乙醇和異丙醇的混合液隨溫度變化3結(jié)論與討論細(xì)胞在冷凍過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榻禍厮俾蔬^(guò)快導(dǎo)致在復(fù)蘇時(shí)裂解,死亡或是喪失活性。細(xì)胞凍存通常采用慢凍速溶的方法來(lái)減少細(xì)胞損傷。利用程序降溫法，使細(xì)胞處在一個(gè)循序漸進(jìn)的降溫過(guò)程中，盡可能保證細(xì)胞在冷凍過(guò)程中不受損傷9。傳統(tǒng)的程序降溫法需要購(gòu)買(mǎi)昂貴的程序降溫儀，實(shí)驗(yàn)過(guò)程費(fèi)時(shí)，需要購(gòu)買(mǎi)設(shè)備多10，花費(fèi)太大，占空間。而此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的程序冷凍盒操作簡(jiǎn)便，體積小，價(jià)格低廉。程序降溫盒的設(shè)計(jì)就是基于某種液體的比熱容大隨外界溫度變化慢的原理，

14、使被凍存的細(xì)胞實(shí)現(xiàn)緩慢降溫。比熱容是單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量，比熱容越大，物質(zhì)隨環(huán)境溫度變化越慢。乙醇的比熱容為2.43 J/(kg·K),異丙醇的比熱容為2.5 J/(kg·K)，乙醇的比熱容比異丙醇的略小。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量得到乙醇和異丙醇溫度變化相似，在乙醇和異丙醇的溫度從-70升到-30的過(guò)程中，溫度上升的平均速度約為2.35/min；溫度從-30上升到0的過(guò)程中，溫度上升的平均速度約為1.15/min。乙醇和異丙醇的混合液溫度的變化速度相對(duì)較慢，在溫度從-70上升到-300的過(guò)程中，溫度上升的平均速度為2/min，在溫度從-30升到0的過(guò)程，溫度上升的

15、平均速度約為0.94/min。由此可知在整個(gè)過(guò)程中，乙醇和異丙醇的溫變速率的范圍在13/min，相對(duì)來(lái)說(shuō)，乙醇的溫變速率稍快一些。異丙醇與乙醇混合液的溫變速率的范圍是0.92/min，比單獨(dú)的乙醇和異丙醇溫度下降的要慢。已知大多數(shù)細(xì)胞在凍存的過(guò)程中，降溫的速度在12/min時(shí)，細(xì)胞的損傷最小，因此對(duì)于大多數(shù)細(xì)胞，選擇酒精和異丙醇的混合液作為程序降溫液保存細(xì)胞效果最好。參考文獻(xiàn)：1 張浩，毛秉智，董波，等. 利用低溫冰箱進(jìn)行細(xì)胞長(zhǎng)期保存的研究Q.(軍事醫(yī)學(xué)學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所)，北京: 生物學(xué)雜志，2002, 18(1): 29-30.2 李力施，李力復(fù)，霍燕瓊. 細(xì)胞凍存時(shí)緩慢降溫的簡(jiǎn)易方法（廣

16、州動(dòng)植物檢疫所）， 中國(guó)獸醫(yī)科技，1990，（2）：22-23.3 楊騰飛，叢笑倩，程啟康，等. 人胚胎肝細(xì)胞程序降溫保存實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào) 2005， 38（3）： 247-251.4 王秀美，考桂蘭，侯先志，等. 白花奶牛乳腺上皮細(xì)胞凍存方法的研究，畜牧與飼料科學(xué)， 2011，32（9-10）：65-67.5 王東，謝琴，何存利，等. 4種細(xì)胞凍存法的比較（寧夏農(nóng)林科技畜牧獸醫(yī)研究所），寧夏農(nóng)林科技1997，（2）：53-55.6 王英麗，于鴻，張健.不同種類(lèi)細(xì)胞培養(yǎng)和凍存方法的改進(jìn)（吉林省腫瘤防治研究所）， 使用腫瘤學(xué)雜志 ，1998，12 （1）: 12-13.7 王晶，李亞里，閆

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18、持和幫助。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師屈長(zhǎng)青老師，屈老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)是我在人生路上的榜樣。他在論文的選題以及實(shí)驗(yàn)方面給予了我無(wú)私的幫助，在忙碌的教學(xué)工作中抽出時(shí)間來(lái)審查我的論文，指出其中的不足，并不耐其煩的指導(dǎo)我進(jìn)行論文的修改，在此特向屈老師表示我由衷的感謝；其次感謝姬云濤老師，劉小麗和楊京霞老師，謝謝你們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中諸多方面給予我的指導(dǎo)，教會(huì)我科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和永不言棄的精神；也要感謝實(shí)驗(yàn)室和我一起做實(shí)驗(yàn)的“戰(zhàn)友們”，我們一起走過(guò)大學(xué)最后的日子，在一次次“預(yù)實(shí)驗(yàn)”的失敗之后，我們不斷完善著自己，雖然忙碌但卻很快樂(lè)；同時(shí)還要感謝09級(jí)生科二班的兄弟姐妹們，謝謝你們?cè)?jīng)給予我的關(guān)心和幫助，我們滿(mǎn)懷希望，我們一腔熱情，我們是一個(gè)可愛(ài)的大家庭。在這到處充溢著感傷的季節(jié)，在這離別的時(shí)刻，我心中滿(mǎn)是不舍，但我想說(shuō)“海