Отчет о научно-исследовательской работе

Вид материала

Аннотационный отчет
Характеристики использованного оборудования и методов исследования
В результате работы на данном оборудовании были получены следующие результаты
Области и масштабы использования полученных результатов
Технические особенности работы на роторном испарителе
Включение и работа с прибором
Клавиши подъема и опускания испарительной колбы 2 и 3.
Кнопка установки таймера 5.
Кнопка направления вращения «Int» 6.
«remote» (10)
«timer» (40)
Установка нижней точки положения лифта.
Проверка работы ограничителя
Установка нагревательной бани

Подобный материал:

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

АННОТАЦИОННЫЙ ОТЧЕТ

по пункту 4.8 «Проведение экспериментальных исследований биологических жидкостей с использованием лабораторных установок для формирования мономолекулярных пленок органических и биологических веществ, для исследования биологических мембран, клеток, синтетических и природных полимеров и другого специального оборудования»

государственного контракта с Федеральным агентством по науке

и инновациям от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0270.

Шифр:	«2009-1.1-135-061-013»
Период выполнения этапа	01.05.2010 –20.11.2010
Исполнитель:	Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д.23
Цель работы	Проведение экспериментальных исследований биологических жидкостей с использованием лабораторных установок для формирования мономолекулярных пленок органических и биологических веществ, для исследования биологических мембран, клеток, синтетических и природных полимеров и другого специального оборудования

Для проведения исследований в научно-образовательном центре (НОЦ) было использовано оборудование, принадлежащее ФГОУ ВПО МГАВМиБ, на общую сумму 960 тысяч рублей (что составляло ок. 87,27 тысяч рублей внебюджетных средств в месяц при работе по Госконтракту с января по декабрь 2010 г.), и предоставленное в совместное пользование НОЦ и кафедре органической и биологической химии для выполнения научных исследований по заявленной тематике. На данном оборудовании в указанный период работало 7 студентов, 4 аспиранта и 9 сотрудников ФГОУ ВПО МГАВМиБ.

Характеристики использованного оборудования и методов исследования

Лабораторная установка для формирования мономолекулярных пленок органических и биологических веществ (фирмы «Протон», Россия) состоит из пленочных весов, работающих по принципу Вильгельми, приставки для переноса монослоев на твердые подложки и управляющего компьютера. Данная установка позволяет получать монослои органических и биологических поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз вода-воздух, исследовать физико-химические свойства полученных монослоев, переносить монослои на специальные твердые подложки для дальнейшего изучения и применения, обрабатывать полученные данные с помощью специальных программ на управляющем компьютере.

Лабораторная установка для определения активности ферментов (фирмы «Radiometer», Дания) состоит из 4 частей: анализирующая часть (pH-stat Controller); титрующая часть (Autoburette ABU 901), состоящая из бюретки со щелочью, системы шлангов и поршня для подачи щелочи в кювету с рабочим раствором; воспринимающая часть (комплексный электрод); персональный компьютер. Установка позволяет измерять зависимости объема щелочи от времени титрования растворов ферментов в различных средах и их комплексов с синтетическими и природными полимерами, поверхностно-активными веществами, исследовать физико-химические свойства супрамолекулярных комплексов.

Лабораторная установка для определения динамического поверхностного натяжения растворов биологически- и поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз (BPA-1P фирмы «Sinterface», Германия) методом максимального давления в пузырьке во временном интервале от 0,001 до 100 с. Лабораторная установка для определения статического поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз (ТVT 1 фирмы «Lauda», Германия) методом висящей капли. Указанные тензиометрические установки являются взаимодополняющими и позволяют получать уникальные характеристики биохимических коллоидных систем.

Спектрофотометр («Helios β» фирмы «ThermoSpectronic», Германия) для получения спектров поглощения и пропускания органических и биологических веществ в растворах в диапазоне от 190 нм до 900 нм. Особенностью спектрофотометра данного типа является возможность исследования не только растворов веществ, но и тонких полимерных пленок с иммобилизованными молекулярными сенсора без их растворения, что исключительно важно для исследования сенсорных материалов.

Лабораторная установка для исследования биологических мембран, клеток, синтетических и природных полимеров (СММ 2000 фирмы «Протон», Россия), работающая по принципу зондовой микроскопии. Данная установка позволяет исследовать монослои и тонкие пленки органических и биологических веществ, мембраны и т.п. на границе раздела фаз в режимах сканирующей туннельной или атомно-силовой микроскопии.

Роторный испаритель IKA®RV 10 basic. Основное назначение роторного испарителя - дистилляция (процесс термического разделения жидких соединений на основе разности их температур кипения с последующей конденсацией отогнанного растворителя). Однако он с успехом может использоваться и для других целей, например – для последующего создания липосом.

Данное оборудование использовалось не только в научно-исследовательских работах, но и на учебно-практических занятиях сотрудниками, аспирантами и студентами НОЦ ФГОУ ВПО МГАВМиБ в весеннем и осеннем семестрах 2010 года по направлениям данного проекта, что является ключевым элементом внедрения в учебный процесс.

В результате работы на данном оборудовании были получены следующие результаты:

1. Проведены экспериментальные исследования, относящиеся к коллоидно-химическим свойствам биологических коллоидных систем (БКС). В частности, выбран метод ДПН для исследования биологических жидкостей животных и разработаны основы его технического обеспечения. Разработана методика измерения ДПН биологических жидкостей животных. Найдены отличия в значениях как ДПН, так и биохимического состава сыворотки крови для свиней разного возраста и физиологического состояния. Выявлена зависимость каталитических свойств двух липаз от состава их комплексов с синтетическими полимерами и температуры. Разработаны методы и получены образцы МКС для определения катионов ртути и серебра. Показана возможность детекции указанных катионов посредством анализа спектров поглощения и флуоресценции хемосенсорных материалов на основе таких МКС. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.

2. Проведены экспериментальные исследования, относящиеся к биохимическим свойствам БКС. Показано влияние заряда полиэлектролита и концентрации его относительно фермента на активность липазы из разных источников. Для оценки взаимодействия липазы с полиэлектролитами в растворе и на границе раздела фаз вода/воздух исследовано динамическое поверхностное натяжение подобных комплексов при различных соотношениях липаза : полиэлектролит. Установлено, что в области коротких времен основное влияние на ДПН оказывает концентрация соли (хлорида натрия), а в области больших времен (10-100 с) - концентрация белка (БСА) и липидов (лецитина). Показано, что динамика белков сыворотки крови коров закономерно отражает физиологические процессы, происходящие в их организме в период полового и физиологического созревания и в период функциональной зрелости. Выявлены межвидовые и межвозрастные отличия в минеральном составе кожного и волосяного покрова у пушных зверей, и показаны корреляционные связи между этими параметрами. Проводится обучение студентов – бакалавров, специалистов и магистрантов – работе на имеющемся оборудовании.

Все проведенные исследования и полученные результаты полностью соответствуют уровню, существующему в мировой науке на данном этапе, что подтверждается публикациями в ведущих научных журналах.

Области и масштабы использования полученных результатов

Области возможного применения полученных результатов достаточно широкие и включают ряд областей коллоидной химии и биохимии, зоотехнии и ветеринарии. Результаты НИР предполагается использовать для решения актуальных фундаментальных и прикладных проблем химии и биологии, медицины и экологии, нано- и биотехнологии. Они перспективны для использования в современной системе подготовки высококвалифицированных специалистов по ветеринарно-биологическим и зоотехническим направлениям.

Результаты НИР включены в образовательные программы ФГОУ ВПО МГАВМиБ и используются в образовательном процессе на базе научного кадрового потенциала, лабораторного оборудования ФГОУ ВПО МГАВМиБ и докладывались на научно-практической конференции и учебно-методических совещаниях в ФГОУ ВПО МГАВМиБ и других.

Таким образом, эффективность использования 960 тысяч рублей внебюджетных средств, заложенных в общий бюджет привлеченных средств в виде использования дорогостоящего оборудования, полностью оправдала себя, учитывая: выработку ресурса и амортизацию приборов за 11 месяцев экспериментальной работы; практическую работу аспирантов и студентов на данном оборудовании; обучение студентов и аспирантов в рамках НОЦ; апробацию и внедрение полученных результатов НИР в учебный процесс.

Работы, запланированные по пункту 4.8 в Календарном плане и Техническом задании Госконтракта, выполнены в полном объеме.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Инструкция по эксплуатации

роторного испарителя IKA®RV 10 basic

Рисунок 33 – Внешний вид роторного испарителя IKA®RV 10 basic.

Дистилляция – это процесс термического разделения жидких соединений на основе разности их температур кипения с последующей конденсацией отогнанного растворителя. Температура кипения веществ понижается с понижением давления в аппарате. Для создания вакуума нужно использовать химически устойчивый мембранный вакуумный насос. Насос может быть защищен от остаточного растворителя путем добавления в вакуумную линию сосуда Вульфа (имеется в комплекте поставки). При использовании водоструйного насоса рекомендуется использовать другие средства защиты окружающей среды в связи с риском утечки растворителя.

Производительность испарителя зависит от давления, скорости вращения ротора и от размера трубки.

Оптимальная производительность составляет около 60 %. Это соответствует объему конденсированной жидкости около 2/3 от объема змеевика. В случае перегонки больших объемов имеется риск увода несконденсированных растворителей в систему подачи вакуума.

Аппарат имеет специальный механизм безопасности. В случае отключения электроэнергии этот механизм автоматически извлекает испарительную колбу из нагревательной бани.

Технические особенности работы на роторном испарителе

Установка

Рисунок 34 – Привод RV 10 basic\digital.

Ослабьте транспортные держатели: слегка надавите сверху на кожух подъемника и открутите держатель (А) при этом подъемник должен самопроизвольно подняться вверх на высоту около 14 см.

Присоедините сетевой кабель к гнезду (В).

Добейтесь горизонтального расположения основы (плиты) испарителя путем подбора высоты резиновой «ножки», находящейся под плитой испарителя справа и спереди, если смотреть на его лицевую сторону, выкручивая или закручивая ее. Остальные три «ножки» по высоте не регулируются.

Присоедините держатель сосуда Вульфа к левой стороне подъемника.

Рисунок 34 – Присоединение держателя сосуда Вульфа.

Установите сосуд Вульфа в держатель, предварительно снабдив его переходниками для трубок (имеются в комплекте поставки).

Рисунок 35 – Установка сосуда Вульфа.

Установите угол наклона привода около 30 градусов и зафиксируйте его путем вращения по часовой стрелке фиксирующего винта, находящегося справа от привода ротора.

Рисунок 36 – Установка угла наклона привода

Установите нагревательную баню на штатив роторного испарителя и передвиньте ее в крайнее левое положение.

Рисунок 37 – Установка нагревательной бани

Рисунок 38 – Установка стеклянных принадлежностей

Поверните фиксатор на приводе ротора на 60 градусов против часовой стрелки. Вставьте трубку испарителя в привод ротора и поверните фиксатор обратно на 60 градусов (по часовой стрелке). Убедитесь, что трубка испарителя надежно зафиксирована на приводе ротора.

Пластмассовая гайка помогает безопасно отделять испарительную колбу от шлифа трубки испарителя путем вращения против часовой стрелки П

Рисунок 39 – Схема установки стеклянных принадлежностей

Соблюдая осторожность, установите уплотнения (2) RV 06. 13 или RV 06.15 на горловину трубки испарителя (1). Далее на приемную горловину холодильника (3а) наденьте фиксирующую гайку (3b), кольцевую пружину, затем установите холодильник в верхнее гнездо привода ротора и зафиксируйте гайкой 3b. Включите прибор на 20 мин со скоростью 120 оборотов\мин, после чего проверьте надежность фиксации гайки 3b.

Рисунок 40 – Установка фиксирующего устройства вертикального холодильника

Установите и закрепите винтом снизу привода ротора подставку для удерживающего стержня. Установите вертикальный стержень на подставку и закрепите его винтом в прорези подставки. Зафиксируйте холодильник ремнем, продев его в щель удерживающего стержня и обернув вокруг холодильника.

Рисунок 41 – Соединения с внешними устройствами

Подключите трубки для подачи воды к холодильнику.

Рисунок 42 – Основные части прибора

A –базовый модуль испарителя в цифровом или аналоговом исполнении;
B – защитный кожух (не входит в комплект стандартной поставки);
C – брызгозащитный кожух (не входит в комплект стандартной поставки);
D – нагревательная баня;
E – крепежная скоба склянки Вульфа;
F – склянка Вульфа;
G – стеклянные части.

Включение и работа с прибором

Рисунок 43 – Включение прибора

Подключите прибор к электропитанию. Включите основной выключатель и основные функции прибора будут активированы.

Рисунок 44 – Функциональные клавиши панели управления

1 – старт;

2 – подъем лифта испарительной колбы вверх;

3 – опускание лифта испарительной колбы вниз;

4 – рукоятка установки скорости вращения;

5 – кнопка таймера;

6 – кнопка «Int», направление вращения.

Клавиши подъема и опускания испарительной колбы 2 и 3.

Клавиши 2 и 3 движения лифта колбы управляют высотой подъема.

Рукоятка скорости вращения 4.

Скорость вращения ротора устанавливается рукояткой 4 с точностью до 5 оборотов/мин (зависит от реального напряжения питания массы вещества в испарительной колбе и т.д.). Диапазон скорости: 20-270 оборотов/мин.

При выборе скорости больше 100 оборотов/мин автоматически активируется функция плавного старта.

Кнопка установки таймера 5.

После нажатия на клавишу 5 появляется возможность установки времени работа прибора в диапазоне от 0 до 199 минут. В режиме установки индикатор таймера мигает, после установки времени необходимо подтвердить установку повторным нажатием клавиши 5.

Кнопка направления вращения «Int» 6.

При нажатии данной клавиши возможна блокировка одного из направлений вращения испарителя. Для активирования функции после входа в данный режим, необходимо задать время блокировки (от 1 до 60 минут), при мигающем индикаторе «Int». После повторного нажатия клавиши 6 значение будет сохранено в памяти прибора и, если прибор находится в рабочем режиме, вращение в данном направлении продолжится. Если прибор при задании значения был остановлен, то вращение начнется после нажатия клавиши «старт».

Показания дисплея

Показание «REMOTE» (10) (только для RV 10 digital)	Дистанционное управление с помощью компьютера ПО «labworldsoft» активировано.
Показание «888 rpm» (20)	Заданное и текущее значение скорости вращения. При включении прибора на нем появляется последнее заданное значение.
Показание O (30)	Привод активирован.
Показание «TIMER» (40)	Активирован режим таймера.
Показание «INT» (50)	Режим одного направления вращения активирован.
Показание «E01» (20)	Код ошибки, необходимо смотреть таблицу кодов ошибки.

Установка нижней точки положения лифта.

При движении в нижнем направлении, в зависимости от угла наклона испарительного модуля, размеры испарительной колбы и длины испарительной трубки, испарительная колба может упираться в дно нагревательной бани. При этом стеклянные части могут повреждены. Для предотвращения этого установите ограничитель нижней точки движения лифта.

Нажмите кнопку движения вниз до погружения испарительной колбы в жидкость бани на 2/3 или другого необходимого положения.

Рисунок 45 - Установка нижней точки положения лифта.

Нажмите кнопку на передней панели прибора до полного выхода ограничительной пластины.

Нажимая кнопку на передней панели, установите ограничительную пластину в необходимое положение для ограничения хода лифта.

Полный ход пластины составляет 6 см.

Проверка работы ограничителя

Нажмите кнопку движения лифта вниз, при достижении нижней установленной точки лифт должен автоматически остановиться.

Установка нагревательной бани

Установите лифт испарительной колбы в необходимое положение, в зависимости от угла наклона и размера колбы. При использовании колб размера 2 и 3 литра, для подбора оптимальной позиции, можно переместить баню на расстояние до 5 см в сторону от испарительной колбы.
Заполните нагревательную баню теплоносителем таким образом, чтобы колба была погружена в него примерно на 2\3 части.
Включите вращение ротора и установите необходимую скорость, избегая разбрызгивания теплоносителя и образования волн.
Включите нагрев бани.

Обслуживание и очистка.

Прибор не требует специального ухода, необходима только периодическая очистка

всех деталей и механизмов, а также их проверка.

Для очистки отсоедините шнур питания из розетки.

Для чистки привода используйте только воду с чистящим средством или изопропиловый спирт для стойких загрязнений.

Blog

Отчет о научно-исследовательской работе