亲爱的实验室笔记本……

经过:

作为一个研究生在化学中获得博士学位,我预计将保留实验室笔记本。这是我记录我每天的所作所为的地方:实验的目的,我使用的条件和结果。我的Lab笔记本电脑用作记忆援助,让我访问我以前尝试通知我未来的工作的详细信息。与任何人都有一个人的进步,以实现某个目标,无论是在约会的情况下达到科学结果还是要求你的粉碎,我的条目往往会接受一个情绪良好的。我已经利用了我的实验室笔记本作为实验记录/个人日记混合动力,因此它提供了作为研究生研究员的准确画面。以下是我的高级学校职业时期的摘录我认为是研究过程的代表:我的第一和唯一的有机合成体验。

有机合成需要将一个分子——以特定排列结合在一起的原子集合——转化为一个不同的分子。最初的分子与化学物质发生反应,已知这些化学物质可以将某些原子组附着在原始结构上或将它们从原始结构上移除,从而产生所需的产物。从理论上讲,这个概念可以比作改造一座房子。假设你想增加一个房间。你从一座房子开始,然后用木头、金属和混凝土“反应”,建造一座更大的房子。在实践中,有机合成看起来不太像建筑工地,而更像是当你想到“化学”时脑海中浮现的那种刻板印象:一堆五颜六色的液体和混合物在烧杯里煨着。所有这些重构都发生在肉眼无法察觉的微小原子尺度上,这也是它如此困难的部分原因。但我已经做好了迎接挑战的准备,因为我需要制造一种分子,这种分子可以进入细胞,并帮助刺激我正在研究的另一种分子的产生。

2018年01月09日TIC合成尝试#1
“NMR看起来与异亚硝酸盐的光谱完全相同 - 酯化不起作用。异柠檬酸不溶于甲醇+苯,黄色在30分钟后持续长;反应没有完成。“

在这里,我将异柠檬酸盐(最初的房子)与一种叫做三甲基硅基重氮甲烷的化学物质(建筑原料)结合在特定的位置,形成一个叫做三甲基异柠檬酸盐的新分子,或TIC(完工的,更大的房子)。我使用的一般程序表明,当新分子形成时,反应的黄色应该消失,但我的溶液仍然是可疑的黄色。我使用了一种叫做核磁共振(NMR)的技术来分析分子,它会显示每个碳原子的峰值。我没有看到新的碳原子对应的任何峰,这说明反应没有发生。我一点也不惊讶,因为我注意到异柠檬酸盐在溶剂中溶解得不太好。这种不溶性很可能是问题所在,因为分子和化学物质需要在溶液中相互靠近才能相互作用。就像我从一英里外往房子里扔水泥,金属和木头。

Notebook 1,Page 249 02/02/2018同种硝酸盐钾盐羧酸
声波处理、加热和使用大量溶剂并没有显著改善溶解性。艾莉森建议在进行合成之前先把盐变成羧酸。简单的盐酸酸化。判决结果?完全溶解。上帝保佑艾莉森”

我当时真的很难让这个化合物溶解,所以我和我的同事聊了聊,他是一个有机化学专家。她建议将最初的异柠檬酸分子转化为异柠檬酸,这是一种稍微不同的分子,其化学性质使其更容易溶于溶剂。它像符咒一样有效。

笔记本1,Page 254 02/08/2018 TIC综合尝试#8
"用羧酸进行合成。核磁共振证实了酯化反应,但看到了两组峰。它形成了非对映体。在菲尔哭了。”

这是艰难的一天。虽然改变初始分子的化学性质有助于其溶解和反应,但也打乱了其空间方向。分子是三维结构,组成分子的原子占据彼此相对的固定位置。参与初步转化步骤的化学物质导致这些位置移位。在制造分子时,把正确的原子放在错误的地方,就像把地下室放在房子的顶层一样成问题。我意识到我需要从原来的分子开始。

笔记本1,266页03/19/18 TIC合成尝试#11
“在MeOH和异柠檬酸盐中使用三甲基甲硅烷硅烷测试新的合成途径。结果:我明白了!!!啊赫赫哈!“

......这是一个美好的一天。正如有许多类型的建筑材料可以用来将房间添加到房屋上,有几种化学品可以带来对分子相同的修改。我发现了一种新的化学品,可以通过不同的反应机制将碳原子连接在正确的斑点中,其伴随的溶剂与原始原料的伴随较易用。溶解的异柠檬酸酯,保存其空间取向,成功形成了TIC分子。

TIC +细胞检测#1
“在5mm下加入培养基,孵育48小时,造粒,裂解。在Samdi Spectrum L中没有Akg峰值增加浓度/孵育期?“

你以为我们结束了?请记住,我制作TIC分子的全部原因是,我可以利用它来促进细胞内的生产,并加强对另一种分子-酮戊二酸(AKG)的检测。AKG水平可以标志着脑癌细胞所利用的某些基因适应,而测量AKG可以帮助评估针对这些变化的癌症治疗的疗效。为了确定我制造的TIC是否对细胞产生了预期的效果,我分析了我用TIC处理过的细胞,使用了我实验室开发的一种技术,这种技术可以捕获特定的分子,并根据它们的质量来量化它们。不幸的是,与未处理的细胞相比,我没有观察到AKG的任何增加。就这样,我遇到了一系列全新的障碍需要克服。

所以,你有它:科学研究的快照。它是优化的。解决问题。这是故障排除。它要求从知悉的人那里得到帮助。它以一种新方法重新开始。有时候,它在快餐店有精神崩溃。如果你很幸运,那么它就会收到一篇文章,这些文本仅包括在你妈妈上的祈祷手表情符号,你正在尝试精神崩溃诱导的实验。它依赖于每次成功,然而,由于透过不可避免的失败来维持你的动力。它对您所呈现的每个幻灯片都争取,您撰写的每个句子,您发布的每个图。 Perhaps scientists aren’t always transparent about this process because they feel the impact of their work is somehow cheapened if it’s apparent that they didn’t figure it out on the first try. Personally, I find nothing more impressive than persistence. I’ll try to keep this in mind as I continue to fill the pages of my lab notebook. They will surely include more enthusiastic declarations in all caps, more frowny faces, more thinly-veiled curse words. But, as the great Theodore Roosevelt once said, “Nothing in the world is worth having or doing unless it means effort, pain and difficulty.” Hmmm. Currently Googling if Teddy has a PhD …

莎拉·安德森是化学系四年级博士生。她在Milan Mrksich教授的实验室致力于开发工具,以加速与药物发现、分子传感和基本生物学问题相关的过程。在未来,萨拉希望从事科学写作的职业,帮助每一个受科学影响的人接触科学。在Twitter上关注她@ Seanderson63.

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