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norae:biologicus:biomimetisme_note-fab-1

Notes de recherche-action sur la fabrication d'un bioincubateur

Celui que nous avons en cours de réalisation au hackerspace Breizh Entropy : https://wiki.breizh-entropy.org/wiki/Incubateur_lowtech

Objectif

Concevoir un incubateur lowtech pour culture de micro-organisme dans une pratique de biologie citoyenne libre

Explication

Un incubateur est un lieu de stockage isolé qui est utilisé pour cultiver des bactéries. L’incubateur maintient une température optimale de l’atmosphère à l’intérieur de l’incubateur. Les incubateurs sont essentiels pour de nombreux travaux expérimentaux en biologie cellulaire, microbiologie et biologie moléculaire et sont utilisés pour la culture de cellules bactériennes et eucaryotes. Les incubateurs les plus simples sont des boîtes isolées avec un chauffage réglable, allant typiquement jusqu’à 60 à 65 °C (140 à 150 °F), bien que certains peuvent aller un peu plus haut (généralement jusqu’à 100 °C au maximum).

The incubator and its use
by Rankin, James. Publication date 1907

La température la plus couramment utilisée pour les bactéries telles que les cellules E. Coli fréquemment utilisées est d’environ 37 °C, car ces organismes se développent bien dans de telles conditions. Ils ont également besoin d’un système de circulation pour une distribution égale de la chaleur dans la boîte de culture.

Voir également : https://lebiome.github.io/#LeBiome/DIYBio/blob/master/doc/culture_acetobacter.md DIY Acetobacter

L'incubateur

Matériels nécessaires

Exigences relatives à l'incubateur

Exigences fonctionnelles

Doit comporter :

  • Armoire fermée isolée thermiquement, avec fenêtre transparente
  • Source de chaleur
  • Régulateur de température
  • Indicateur de température
  • Interface utilisateur pour régler la température

C'est bien d'avoir :

  • Détecteur de porte ouverte
  • Alarme de température
Exigences techniques

Doit avoir

  • Boîte avec isolation en polystyrène expansé avec porte transparente.
    • Dimensions extérieures 35 (l) x 45 (d) x 50 (h) cm
    • Dimensions intérieures 25 (l) x 30 (d) x 40 (h) cm
  • Résistance thermique, ailettes de refroidissement et ventilateur commandés par un relais.
  • Arduino Microprocesseur UNO
  • Capteur de température et afficheur
  • 2 boutons poussoirs pour augmenter / diminuer la température de consigne

C'est bien d'avoir en plus

  • Interrupteur à levier
  • Haut-parleur

Pour notre modèles

Principalement à partir de récupération sur des objets destinés au recyclage

  1. Boîte en polystyrène avec couvercle (ne conduit pas la chaleur)
  2. élément chauffant (ampoule, coussin chauffant, etc.)

Ici nous utiliserons 5 résistances 33 Ohm 10 Watt pour viser un maximum en température de 100°C dans l'incubateur tout en conservant une possibilité rapide de montée en température

  • peut se trouver :
    • vos led High-Power Luxéon I, II, III, IV, V, K2 et Seoul P4.
    • alim qui sorte au moins 1A pour 12V ou 1,2A pour 9v et ampli pour la musique, sono, émetteur.

100px-resistor_10w_33ohm.jpg

  1. ventilateurs d'armoire d'ordinateur (la taille et puissance seront adaptées à la taille de la boîte d'incubation)
  2. thermomètre (entre 20 °C et 100 °C)
  3. Adaptateur 12V (pour alimenter les ventilateurs)
  4. fil conducteur (adaptés aux ventilateurs)
  5. Connecteur d'alimentation 18V (pour les résistances montées en série)
  6. ruban isolant pour montage électrique.

Plan

180px-sketch-bioincubateur.jpg

Précautions

  1. Ne placez pas les ventilateurs devant l'appareil de chauffage car sa température constante diminuera avec le temps.
  2. N'utilisez pas un thermomètre normal, il ne peut pas prendre une température supérieure à 100 °C et peut éclater.
  3. Si, par hasard, le thermomètre se brise et que le mercure se répand, jetez-le de façon sécuritaire sans le toucher directement t dans un contenant prévu pour le produit toxique
  4. Couper l'alimentation principale avant d'effectuer les connexions.
  5. Faire fonctionner l'incubateur pendant environ une demi-heure avant de l'utiliser.

Dispositif de chauffage

A tout instant, la puissance P (watts) consommée par une résistance de résistance R (ohms) est calculée comme suit : P = I²R = IV = V²/R

où V (volts) est la tension à travers la résistance et I (ampères) est le courant qui la traverse. En utilisant la loi d'Ohm, les deux autres formes peuvent être dérivées. Cette puissance est convertie en chaleur qui doit être dissipée par l'enveloppe de la résistance avant que sa température n'augmente excessivement.

La résistance totale des résistances connectées en série est la somme de leurs valeurs de résistance individuelles.

Un diagramme de plusieurs résistances, connectées bout à bout, avec la même quantité de courant passant par chacune d'entre elles. R e q = R 1 + R 2 + ⋯ + R n n 400px-chauffage_incubateur.jpg

Thermomètre

Éclairage

Circulation de l'air

Boite d'incubation

Contrôles de sécurité

Prévention et prévision incendie

Relevés sur l'environnement extérieur ambiant

  • température autour de l'incubateur
  • présence ou absence d'indésirable dans l'air ambiant extérieur proche de l'incubateur

Risque de contamination externe/interne

Technique aseptique

Contexte

Dans le cadre de la résidence de biomimétisme à l'Hôtel Pasteur à Rennes en 2017, création d'un carnet de techniques pour aseptiser / stériliser le matériel et espace de travail pour de la biologie DIY.

Techniques

  • Protéger les yeux, les muqueuses, les coupures ouvertes et les plaies du contact avec du matériel dédié et classé comme risque biologique dans les déchets
  • Utilisez des gants, des lunettes, des masques et des vêtements de protection si nécessaire.
  • Effectuer toutes les opérations de culture dans un capot à flux laminaire si possible, ou dans la mesure dans une hôte faite maison.
  • Désinfecter toutes les surfaces avant utilisation une solution désinfectante.
  • Essuyez la surface de travail généreusement avec d'éthanol 70%.
  • Étaler périodiquement une solution d'éthanol à 70% sur l'extérieur des gants afin de minimiser la contamination. Remplacez-les si ils sont déchirées.
  • En cas de déversement, répandre une solution d'alcool à 70% immédiatement avec des lingettes non-linéaires et utiliser des écouvillons.
  • Jeter les gants après utilisation et ne pas les porter lors de pratique dans une autre zone de laboratoire. N'entrez dans la zone de travail que ces éléments nécessaires à une procédure particulière.
  • Laissez un large espace libre au centre du capot (pas seulement le bord avant) pour fonctionner. Ne pas encombrer la zone pour éviter le blocage du débit d'air approprié et minimiser les turbulences.
  • Éponger avec de l'alcool 70% toute la verrerie (bouteilles moyennes, béchers, etc.) avant de les placer dans le capot.
  • Disposez la zone de travail pour avoir un accès facile à tout cela sans avoir à atteindre plus d'un élément pour obtenir un autre (surtout sur une bouteille ou un flacon ouvert).
  • Utilisez des pipettes emballées stériles et jetez-les après utilisation dans un conteneur de déchets à risque biologique. Ou à défaut, pour ces manipulation acceptant le risque de contamination légère, des pipettes passée à l'éthanol pour sous flamme sans faire de dépôt carboné
  • Vérifiez que l'emballage de la pipette stérile n'est pas cassé ou endommagé.
  • Inspecter les vecteurs à utiliser:
    • un flacon en T doit être exempt de contamination ou de rupture visible, ou d'un contenant insuffisant identification.
    • Le plastique qui recouvre le flacon doit être intact.
    • Bouteilles - Vérifiez les fissures, les dates d'expiration.
    • Flacons Spinners - Vérifiez les fissures, les dates d'expiration et le bon assemblage.
  • Jeter tout danger biologique ou matériel contaminé immédiatement.
  • Ne faites jamais de pipetage buccal. Le pipeteur doit être utilisé, faut pas aspirer avec la bouche.
  • Lors de la manipulation de récipients stériles avec des bouchons ou des couvercles, placez le capuchon sur le côté s'il doit être posé sur la surface de travail.
  • Assurez-vous de ne pas toucher la pointe de la pipette sur le bord de tout flacon ou bouteille stérile.
  • Nettoyez la zone de travail lorsque vous avez terminé en essuyant avec l'alcool 70%

Licence CC BY Le biome HackLab https://lebiome.github.io/#LeBiome/DIYBio/blob/master/doc/technique_aseptique.md

Pour aller plus loin

Tests de base avec culture faciles

Yaourt

Ingrédients : lait, yaourt (~40g/l de lait).

  1. Faire bouillir le lait dans une casserole pendant 20 à 30 minutes. En laissant une partie s'évaporer, on obtient un yaourt plus crémeux. Essayez de ramasser les peaux qui se forment sur le dessus.
  2. Éteignez le feu et attendez que la température du lait descende à 45 degrés Celsius ( Pour cette étape, un thermomètre de cuisson est nécessaire)
  3. Pendant que le lait refroidit, stériliser des pots en verre avec de l'eau bouillante.
  4. Lorsque le lait atteint 45 degrés, incorporer le yaourt.
  5. Remuez.
  6. Verser le mélange dans les pots.
  7. Placez les pots dans l'incubateur réglé à 45 degrés pendant 4-6 heures.
  8. Lorsque l'incubation est écoulée, placez les pots de yaourt dans le réfrigérateur.
    • Observez
    • Testez
    • Goûtez
    • Notez
  • Documentez (sous licence libre (>_*) )

Nattō

Le nattō (納豆) est un aliment japonais traditionnel à base de haricots de soja fermentés, consommé le plus souvent comme accompagnement du riz nature dans la cuisine japonaise, notamment au petit déjeuner. nattō

Les haricots de soja entiers sont mis à tremper, puis cuits à la vapeur. On les laisse ensuite fermenter pendant une journée après ensemencement d'une bactérie, Bacillus subtilis natto. On les conserve ensuite au frais une à deux semaines. Comme pour le yaourt, il est assez facile d'en fabriquer en ensemençant les haricots cuits avec un reste de nattō.

Ingrédients : fèves de soja, https://fr.wikipedia.org/wiki/Natt%C5%8D natto (20 grains/kg de fèves de soja).

  • Faites bouillir les fèves de soja pendant 3 à 5 heures. Elles doivent être suffisamment mous pour être écrasés facilement avec des baguettes (ou vos doigts).
  • Mettre les fèves de soja dans une boîte, mélanger avec les haricots natto.
  • Placez la boîte dans l'incubateur pendant 24 heures à 40 degrés.
  • Placer la boîte au réfrigérateur pendant encore 24 heures.

Ref : Bacillus subtilis

Connectivité

  • API ou websocket pour surveillance et contrôle à distance ?

Biblio

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norae/biologicus/biomimetisme_note-fab-1.txt · Dernière modification: 2019/02/19 16:14 par xavcc