畢業(yè)論文乙醇和異丙醇對程序降溫冷凍盒溫度變化的影響

1、本科畢業(yè)論文（設計）題 目: 乙醇和異丙醇對程序降溫冷凍盒溫度變化的影響學 生：學號：學 院：生命科學學院專業(yè)：生物科學入學時間：2009年9月1日指導教師：屈長青職稱：教授完成日期：2013年5月9日乙醇和異丙醇對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細胞的損傷嚴重，細胞復蘇后成活率低，活力差。程序降溫法降溫速度較緩，對細胞的損傷小，保存的長期性和安全性均可得到保障。細胞的體外長期保存一般采用10%二甲基亞砜低溫保護劑, 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)實驗室中進行推廣。現(xiàn)制作一種簡易的程序降溫盒，以實現(xiàn)便

2、捷經濟地程序降溫。通過分析尋找出乙醇和異丙醇可作為程序降溫液，本實驗通過對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 實驗材料.22.1.1 試劑.22.1.2 主要儀器和設備.22.2 實驗方法.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 測量溫度變化.32.2.4 實驗結果觀察.33.實驗結果.33.

7、1 不同材質的對比.33.2 程序降溫液的篩選.33.3 比較三種溶液的溫度變化.34.結論（結束語）.4參考文獻.5致謝 .61 引言隨著生物科技的迅速發(fā)展，細胞越來越多應用于生物實驗中。細胞凍存是用于細胞保存的主要方法之一。利用凍存的技術將細胞置于-70冰箱中低溫保存1，可以使細胞暫時脫離生長狀態(tài)，從而將其細胞特性保存起來，在需要的時候再復蘇細胞用于實驗。而且適度地保存一定量的細胞，可以防止因正在培養(yǎng)的細胞被污染或其他意外事件而使細胞丟種，對細胞保種起到了的作用。除此之外，還可以利用細胞凍存的形式來購買、寄贈、交換或是運送某些細胞。細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，利用程序降溫盒設定程序由室溫降低至-70，最后再放置到液氮槽中進行長期保存。降溫速率對細胞的保存效果非常重要3。常規(guī)分段降溫耗時較長。溫度降低過快容易對細胞造成“胞內冰損傷”4。細胞凍存通常采用慢凍速溶的方法來減少細胞損傷5。因為如果降溫過快，會導致細胞內外水迅速結晶化，從而導致細胞的結構破壞、PH改變、蛋白質變性等不良的后果，就會對細胞造成損害。而慢凍能使細胞緩慢失水，以減少胞內結晶的形成進而保護細胞。復蘇時讓細胞快速融化是為了防止在融化過程中已經融解了的水滲透入細胞而導致的二次結晶對細胞形成損害6。利用程序降溫法，相對于傳統(tǒng)的凍存方法能實現(xiàn)緩慢降溫

9、，大大減少了細胞在冷凍過程中的損傷，提高復蘇成活率7。但傳統(tǒng)的程序降溫法需要購買昂貴的程序降溫儀，成本大幅度提高8。而制作程序降溫盒可以解決這一難題。程序降溫盒的設計就是基于某種液體的比熱容大隨外界溫度變化慢的原理，使被凍存的細胞實現(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，再將準備凍存的細胞管置于程序降溫盒內的固定板上。最后將程序降溫盒直接放入-70冰箱即可。如需長期保存再轉放入液氮中。圖1.簡易的程序降溫盒本實驗通過對比異丙醇，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 實驗材料試劑異丙醇，乙醇。主要儀器、設備-100100數(shù)顯溫度計 (誤差范圍在±1) ，自制程序降溫盒，超低溫冰箱。2.2 實驗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)特質是否發(fā)生改變，并拍照記錄。.2 制作冷凍管的固定板本實驗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個圓孔，每個圓孔之間相間分布，保持適當間隔以保證牢固。最后將泡沫板置于程序冷凍盒內固定。程序降溫液.1 程序降溫液的選擇通過查找比熱容較

11、高的液體進行比較，選出比熱容較大的幾種純溶液。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較低，在-70不會凝固。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）作為實驗對象。.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。測量溫度變化 首先將數(shù)顯溫度計置于-70冰箱，使其顯示溫度與冰箱溫度相同

12、，以減小誤差。再迅速從冰箱中取出程序冷凍盒，將溫度計的感應端置于程序冷凍盒的溶液中，讀出初始溫度并開始計時。每過一分鐘記一次溫度。當溫度上升到0時溫度變化很慢，停止記錄。重復上一步驟。再測另外兩種溶液溫度變化，每分鐘重復兩次作為對比求平均值以減小誤差。實驗結果觀察觀察結果，記錄數(shù)據(jù)，拍照。整理分析數(shù)據(jù)，并繪制折線圖，以便清晰反映數(shù)據(jù)的變化情況。3. 結果與分析3.1 不同材質的對比圖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結論與討論細胞在冷凍過程中，會因為降溫速率過快導致在復蘇時裂解,死亡或是喪失活性。細胞凍存通常采用慢凍速溶的方法來減少細胞損傷。利用程序降溫法，使細胞處在一個循序漸進的降溫過程中，盡可能保證細胞在冷凍過程中不受損傷9。傳統(tǒng)的程序降溫法需要購買昂貴的程序降溫儀，實驗過程費時，需要購買設備多10，花費太大，占空間。而此實驗設計的程序冷凍盒操作簡便，體積小，價格低廉。程序降溫盒的設計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、使被凍存的細胞實現(xiàn)緩慢降溫。比熱容是單位質量的某種物質升高單位溫度所需的熱量，比熱容越大，物質隨環(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。本實驗通過測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較慢，在溫度從-70上升到-300的過程中，溫度上升的平均速度為2/min，在溫度從-30升到0的過程，溫度上升的

15、平均速度約為0.94/min。由此可知在整個過程中，乙醇和異丙醇的溫變速率的范圍在13/min，相對來說，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，比單獨的乙醇和異丙醇溫度下降的要慢。已知大多數(shù)細胞在凍存的過程中，降溫的速度在12/min時，細胞的損傷最小，因此對于大多數(shù)細胞，選擇酒精和異丙醇的混合液作為程序降溫液保存細胞效果最好。參考文獻：1 張浩，毛秉智，董波，等. 利用低溫冰箱進行細胞長期保存的研究Q.(軍事醫(yī)學學院放射醫(yī)學研究所)，北京: 生物學雜志，2002, 18(1): 29-30.2 李力施，李力復，霍燕瓊. 細胞凍存時緩慢降溫的簡易方法（廣

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18、持和幫助。首先我要感謝我的指導老師屈長青老師，屈老師嚴謹細致、一絲不茍的作風是我在人生路上的榜樣。他在論文的選題以及實驗方面給予了我無私的幫助，在忙碌的教學工作中抽出時間來審查我的論文，指出其中的不足，并不耐其煩的指導我進行論文的修改，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，謝謝你們在實驗過程中諸多方面給予我的指導，教會我科學的嚴謹態(tài)度和永不言棄的精神；也要感謝實驗室和我一起做實驗的“戰(zhàn)友們”，我們一起走過大學最后的日子，在一次次“預實驗”的失敗之后，我們不斷完善著自己，雖然忙碌但卻很快樂；同時還要感謝09級生科二班的兄弟姐妹們，謝謝你們曾經給予我的關心和幫助，我們滿懷希望，我們一腔熱情，我們是一個可愛的大家庭。在這到處充溢著感傷的季節(jié)，在這離別的時刻，我心中滿是不舍，但我想說“海