BBQ打火机转换成高科技实验室设备

佐治亚理工大学本科学生Gaurav Byagathvalli和助理教授Saad Bhamla与丁烷调火器的例子，他们用于创造廉价的电穿孔 - 一种用于生命科学研究的电池装置。

研究人员设计了一种用于构建称为电孔器的实验室装置的直接技术 - 这施加电力摩擦力以临时打开细胞壁 - 从廉价的部件，包括从丁烷较轻的压电晶体中取出。

目标是使高中，预算压制实验室和其他组织提供的低成本设备，其研究可能通过进入传统的实验室级电池器限制。正在提供可用的设备的计划，以及用于创建3D打印壳体所需的文件

“我们与电工的目标是使高中，预算有意识的实验室甚至在没有电力的远程位置工作的人甚至可以进行涉及电穿孔的实验或过程，”格鲁吉亚助理教授M. Saad Bhamla说科技学院的化学和生物分子工程学院。“这是寻找绕过经济限制来推进科学研究的方法的另一个例子，使这种能力掌握在更多科学家和有抱负的科学家的手中。”

一种常见的丁烷较轻（左），研究人员获得了用于电气（右）的压电部件，具有具有3D印刷盒的廉价电池器。

在一项研究中，在2020年1月10日，在普罗斯省生物学和国家科学基金会和国家卫生研究院赞助期间，研究人员详细说明了构建电气的方法，能够产生多于的短爆发各种实验室任务需要2,000伏。

细胞膜的主要工作之一是用作保护边缘，遮住来自外部环境的活细胞的内部工作。

但所有所需要的是，对于该膜来说，所有的电力都是暂时打开的，并且允许外来分子流入 - 一种称为电穿孔的过程，该过程已经在分子生物学实验室中用于从细菌检测到基因工程的分子生物学实验室。

尽管实践已经普遍存在，但电池器的高成本及其对电源的依赖，这使得该技术主要在学术或专业实验室的范围内。Bhamla and本科生Gaurav Byagathvalli旨在改变它，借助合作者Soham Sinha，严张，助理教授Mark Styczynski和Lambert高中老师珍妮特Standeven。

佐治亚理工大学本科生Gaurav Byagathvalli和助理教授Saad Bhamla与廉价的电泳的例子 - 一种用于生命科学研究的电池装置。

“一旦我们决定解决这个问题，我们开始探讨电穿孔器的内部工作，了解为什么他们如此笨重和昂贵，”Byagathvalli说。“自20世纪80年代初的概念以来，电池器的设计没有重大变化，引发了我们是否可以在成本的一小部分获得相同的输出的问题。当我们识别出可以通过压电性产生这些高电压的打火机时，我们很兴奋地揭开这种共同工具背后的新谜团。“

除了压电打火机晶体之外 - 当压力施加到它时产生电流 - 装置中的其他部分包括镀铜线，热缩线绝缘体和铝胶带。为了使其全部保持在一起，研究人员设计了一种3D印刷套管，也可作为其活化剂。研究人员报道，随着手头的所有部件，可以在15分钟内组装在15分钟内。

虽然电工不能替换实验室级电孔器，但是能够加工众多的细胞混合物，并且能够在不需要高容量时能够高度能够执行任务。

研究人员测试了几种不同的较轻的晶体，以找到使用基于弹簧的机制产生一致电压的晶体。要了解更多关于打火机功能如何，该团队在每秒1,057帧框架中使用高速相机，以在慢动作中查看其力学。

“这种基本原因之一是该设备的工作原因是压电晶体产生一致高电压，与用户施加的力量无关，”Bhamla说。“我们的实验表明，这些打火机中的锤子能够实现3,000 GS的加速，这解释了为什么它能够产生这种高爆发的电压。”

为了测试其能力，研究人员使用了大肠杆菌样品上的装置，以添加化学物质，使细菌细胞在特殊灯光下荧光，照亮细胞部件并使它们更容易识别。类似的技术可用于实验室或远程现场操作中以检测细菌或其他细胞的存在。

该团队还评估了该设备是否易于使用，将组装电气预防装运到其他大学和高中的学生。

“研究团队能够成功获得相同的荧光表达，我认为验证了这些设备可以通过全球学生传播和采用的容易，”Bhamla说。

为此，研究人员已经提供了如何构建设备的计划，以及3D打印机使用的数字文件来制造壳体和执行器。研究的下一步包括测试更广泛的打火机，寻找宽范围内的一致电压，其目标是产生不同电压的电动预防。

参考：“电洗：由Gaurav Byagathvalli，Soham Sinha，Yan Zhang，Mark P. Styczynski，Janet Standeven和M. Saad Bhamla，10月10日，PLOS Biology.doi：
10.1371
/ journal.pbio.3000589这项研究得到了国家科学基金会（NSF）的支持，该研究于1817334，Mindlognt No.Nod No.Nogt No.Nod No. R01-EB022592的国家卫生研究院批准号。在本材料中表达的任何意见，调查结果和结论或建议是作者的任何意见，也不一定反映赞助组织的意见。