Про­то­кол

Тар­тра­зин по­ку­па­ли у APC Pure с чи­сто­той >80%. Под­го­то­ви­ли три кон­цен­тра­ции та­рт­ра­зи­на в та­ких мо­ляр­ных со­сто­я­ни­ях:

  • Та­рт­ра­зин: 0 г, ВО­ДА из кра­на: 20 г, w/w: 0%, мо­ляль­ность (мо­ль/кг): 0, та­рт­ра­зин (ммо­ль): 0, мо­ляр­ность (при­бл.): 0 M (кон­троль)

  • Та­рт­ра­зин: 2 г, ВО­ДА из кра­на: 18 г, w/w: 10%, мо­ляль­ность (мо­ль/кг): 0.21, та­рт­ра­зин (ммо­ль): 3.7, мо­ляр­ность (при­бл.): ~0.19 M

  • Та­рт­ра­зин: 6 г, ВО­ДА из кра­на: 14 г, w/w: 30%, мо­ляль­ность (мо­ль/кг): 0.80, та­рт­ра­зин (ммо­ль): 11.2, мо­ляр­ность (при­бл.): ~0.56 M

Та­рт­ра­зин име­ет М = 534.4 г/мо­ль. Рас­чё­ты про­ве­де­ны по но­ми­наль­ной мас­се пор­ош­ка (>80% кра­си­те­ля, по­э­то­му ис­тин­ные зна­че­ния на ~15% ни­же). Мо­ляр­ность про­гно­зи­ру­ет ко­неч­ный объ­ём ра­ство­ра ~20 мл.

Та­рт­ра­зин вы­гля­дел так: без за­па­ха, счи­та­ет­ся без­опа­сным для пи­щи по ста­нда­рам FDA, по­э­то­му ру­ка­ви не ис­поль­зо­ва­ли. Вот па­спорт:

  • Про­дукт: Ta­rtra­zi­ne E102 FG, C.I. 19140

  • Чи­сто­та кра­си­те­ля: >80%

  • Мо­ле­ку­ляр­ная фор­му­ла: C16H9N4Na3O9S2

  • Мо­ле­ку­ляр­ный вес: 534.37 г/мо­ль

  • λmax (в воде): 425 nm

  • Вход в воде нерас­творимое: <0.20%

  • Вспо­мо­га­тель­ные кра­си­те­ли: <1.00%

  • Тя­жё­лые ме­тал­лы (как Pb): <40 мг/кг

Для при­го­тов­ле­ния ра­ство­ров ис­поль­зо­ва­ли ювелир­ные ве­сы, что­бы взвесить нуж­ное ко­ли­че­ство, а за­тем до­ба­ви­ли ту воду из кра­на в ука­зан­ных коли­чествах.

Та­рт­ра­зин рас­тво­ря­ли при комнатной тем­пе­ра­ту­ре со сте­клян­ной па­лоч­кой до пол­ной однородности.

Вот как вы­гля­да­ли ра­зные кон­цен­тра­ции: спра­ва кон­троль (вода), в сере­ди­не сред­няя кон­цен­тра­ция, сле­ва са­мая кон­цен­тра­ции.

Куриное фи­ле при­об­ре­та­ли в Te­sco. По­ре­за­ли 5 мм пла­сти­ну, а за­тем нарезали три куса по ок­ру­жно­сти ~15 мм.

За­тем пла­стин­ки ку­рин­ого фи­ле про­пи­та­ли в каж­дом из трех ра­ство­ров.

Пер­вые ре­зуль­та­ты спу­стя 6 ча­сов

По­сле 6 ча­сов про­пи­та­ния ви­де­ны та­кие ре­зуль­та­ты.

Вер­ху ку­ра в ра­ство­ре с наи­выс­шей кон­цен­тра­ци­ей сло­ма­лась: та­рт­ра­зин кри­стал­ли­зо­вал­ся. Вы­гля­да­ло ко­рок­стым.

При сред­ней кон­цен­тра­ции (~0.19 M) ку­ра при­об­ре­та­ла гел­е­о­зный вид. Но пол­ной про­зра­чно­сти не было. Ку­ра из ко­нтроль­ной об­раз­ца ос­та­лась не­про­зра­чной.

Эти об­раз­цы вы­бро­си­ли и по­вто­ри­ли опы­т ни­же.

Вто­рая по­пыт­ка — про­пи­та­ние в те­че­ние 12 ча­сов

Затем повторили процедуру с целью пропитания в течение 12 часов при комнатной температуре. Из-за проблем с наивысшей концентрацией (~0.56 M) попробовали только контроль с водой и среднюю концентрацию (~0.19 M). На этот раз куриное филе поместили в пробирки и прикрыли, так как образцы оставались при комнатной температуре на 12 часов. Это было нужно, чтобы снизить риск пищевого отравления.

Ре­зуль­та­ты

Вот ку­рин­ое фи­ле, про­пи­та­ное в те­че­ние 12 ча­сов. Хо­тя ка­мер­ой сло­жно уви­деть, бы­ла за­мет­на не­боль­шая про­зра­чность в срав­не­ние с ко­нтроль­ным об­раз­цом.

Осмот­рели под све­том сни­зу.

За­тем ре­за­ли при­бли­зи­тель­но 2 мм ломтики куры. Это было за­ту­дне­но с такой сколь­зкой штук­кой. Вот как это выглядело в сравнении с контролем.

За­чем де­лать био­ло­ги­чес­кие тка­ни про­зра­чны­ми?

Эта тех­ни­ка при­ме­ня­ет­ся для у­луч­ше­ния флу­о­рес­цент­ной ми­кро­ско­пии жи­вых жи­вот­ных.

Если это за­ра­бо­та­ет хо­ро­шо, это мо­жет рас­ширить ар­се­нал тех­ник для не­за­ви­си­мых учё­ных, ра­бо­та­ю­щих сам в ус­ло­ви­ях ком­нат­ной ла­бо­ра­то­рии. Та­ким об­ра­зом, мож­но бу­дет лу­че из­у­чать вну­трен­ние струк­ту­ры ма­те­ри­а­лов с вы­со­ким раз­ре­ше­ни­ем.

Эф­фек­тив­ное на­блю­де­ние при низ­ких из­дер­жках — од­на из тем ис­сле­до­ва­ния ав­то­ра. Не давно был напи­сан пост про со­здание про­грам­мы для отслеживания бро­у­нов­ско­го дви­же­ния час­ти­ц с по­мо­щью до­мас­него ми­кро­ско­па. Та­кже рас­сма­три­ва­ет­ся ид­ея по­пы­та­ться прибли­зить по­каз­ате­ли СО2-да­чиков ис­поль­зуя дав­ле­ние, что сде­ла­ет та­кое изме­ре­ние де­шев­ле. В соответствии с этой линией иссле­до­ва­ний, оче­нь хо­те­лось по­пы­та­ть­ся при­мен­ять не­сто­ячные и ин­те­рес­ные тех­ни­ки для по­глу­блен­но­го ис­сле­до­ва­ния структур!

Как кра­си­те­ли де­ла­ют био­ло­ги­чес­кие тка­ни про­зра­чны­ми?

Вот по­дроб­ное объ­яс­не­ние оп­ти­чес­кой про­зра­чно­сти.

Ма­те­ри­ал мо­жет быть не­про­зра­чным по двум при­чи­нам. Пер­вая: ма­те­ри­ал по­гло­щает свет и за­сло­ня­ет его. Вто­рая: он мо­жет де­сор­ти­ро­вать свет из-за ра­зных по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния.

По­гло­ще­ние как при­чи­на не­про­зра­чно­сти

Спер­ва ус­ли вас сни­зу мо­гут по­гло­щать­ся при про­хож­де­нии сквозь ма­те­ри­ал. Ес­ли свет по­гло­щен, он не до­сти­га­ет ва­ших глаз и вы не мо­же­те ви­деть дру­гую сто­ро­ну. Свет мо­жет иметь мно­го­бра­зи­я длин волн, и дли­ны волн, по­гло­щен­ных ма­те­ри­а­лом, ре­шу­ют­ся спек­тром ма­те­ри­а­ла. Что­бы рас­счи­тать спек­тр, мы мо­жем при­бли­зить физ­ичес­кое по­ве­де­ние мо­ле­кул к по­ве­де­нию элек­тро­ни в по­тен­ци­а­ле. Урав­не­ние Шре­дин­ге­ра го­ворит нам, что та­кая сис­те­ма мо­жет за­ни­мать толь­ко дис­крет­ное мно­жес­тво энер­гий и го­ворит нам, ка­ки они. Раз­ни­цы меж­ду это­ми энер­ги­ями ус­та­нав­ли­ва­ют дли­ны волн, ко­то­рые в ко­неч­ном ито­ге по­гло­щаю­тся ма­те­ри­а­лом.

В дей­стви­тель­но­сти ма­те­ри­а­лы со­сто­ят из мно­го­го и мы ожи­да­ем, что они та­кже будут по­гло­щать раз­ли­чные дли­ны волн.

Те­перь при­бли­зи­тель­но к пе­ре­лом­ле­нию: ког­да свет про­ходит в ма­те­ри­ал с дру­гим по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния, он ис­ле­ва­ет из­ме­ня­ет на­прав­ле­ние. Ес­ли вас куча ча­сти­ци с раз­ными по­ка­за­те­ля­ми пре­лом­ле­ния, то они не­пре­рыв­но сдвигаются, сраз­ба­сы­вая свет во все сто­ро­ны, тем са­мым вы не мо­жет ви­деть сквозь неё.

Те­перь исслышьме что та­рт­ра­зин те­пе­ря мо­жет в зна­чи­те­льной сте­пе­ни из­ме­нять по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния вод­но­го ра­ство­ра. Вы ви­ди­те графики пе­ре­па­ке­та по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния вод­но­го ра­ство­ра та­рт­ра­зи­на в функ­ции кон­цен­тра­ции та­рт­ра­зи­на?

При ос­мо­тре при­звол что та­рт­ра­зин ме­ня­ет по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния в сто­ро­ну при­бли­зи­тель­но к по­ка­за­те­лям пре­лом­ле­ния бел­ков и жи­ров в во­де (~1.33 вод­но­го, ~1.38 та­рт­ра­зи­но­вое в раз­ных кон­цен­тра­ци­ях, ~1.51 бел­ки). По мес­то куль­ту­ре раз­ность по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния по­стро­ит­ся мень­ше, а это озна­чает, что сво­бод­ней вол­ны про­идут сквозь куру.

Од­нач сог­ласо не пол­ный про­зрач­ный: та­рт­ра­зин немного пог­ло­щает свет. Ес­ли ког­да-то та­рт­ра­зин по­гло­щает свет при вол­нах при­бли­зи­тель­но в 425 нм (жел­то-зе­ле­ный), то это озна­чает вол­ны при­бли­зи­тель­но при 425 нм при­зна­чи­тель­ная по­те­ря при про­ход че­рез та­рт­ра­зи­на вод­но­го ра­ство­ра, а все осталь­ные вол­ны при­не­су­тся с ма­лы­ми по­те­ря­ми.

Та­к сри­кож ме­ду по­гло­ще­ни­ем та­рт­ра­зи­на и по­ка­за­те­ле­ми пре­лом­ле­ния мо­жет сло­жа до­с­та­то­чо при­ме­ну­той про­зра­чно­сти куров ле­сов. Ког­да сви­жу под лю­бую лам­пу це­лый куса кур будут в сред­нем вы­глях мень­ше точ­ки из про­ти­вос­то­я­ния све­та, слов­но его не было.