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第八届“明天小小科学家”称号获奖者介绍 - 胡瑞

  姓名:胡瑞

  性别:

  所在学校:北京市第四中学

  研究项目名称:植物用撞针式基因枪设计(对已有撞击式基因枪的改造)

  项目学科:工程学

  个人介绍:

  胡瑞同学很善于观察生活,能够从生活中发现问题,在分析、解决问题时,能够独立思考,提出自己的创意方案和解决方法,并且能自己想办法协调处理整个过程中的突发事件和相关问题,有坚强的毅力和意志,从不轻言放弃。她擅长理科学习,空间想象能力和逻辑思维能力较强,对历史和考古也很感兴趣;而且是个多才多艺的人,擅长舞蹈、钢琴和舞台剧表演,课余生活丰富多彩,曾在舞蹈、健美操等比赛中获奖。她希望今后能出国深造,学成后回国在大学或研究机构继续从事自己感兴趣的研究工作,为改善人们的生活质量做出自己的贡献。

  项目简介:

  基因枪是植物体基因工程的重要工具之一,现有的植物用基因枪是以子弹爆炸为动力,推动塑料弹头撞击承载转基因的尼龙弹片,达到把钨粉包裹的转基因射入植物体内的目的。但是使用该结构基因枪,每次实验都需要花费较长时间安装和拆卸子弹、弹头和相关部件,并且对于学生(特别是不熟练的中学生)而言,操作十分复杂。而且发射后,由于子弹爆炸还会产生有害气体。本项目研究旨在克服现有基因枪操作复杂和有害气体排放的不足,设计开发出一套操作方便,可多次使用又不会排放有害气体的植物用基因枪。

  为解决此问题,作者在原有撞击式基因枪的基础上,对第一代基因枪存在的不足进行了改进、设计。新设计的基因枪原理简单、巧妙,采用撞针基本结构,以空气负压为动力,并对基因枪的枪筒部分进行改造。该枪筒包括内筒、撞针、O型胶圈、插销、外筒几个部分。内筒是撞针加速的通道,开始操作时,撞针上的孔和内筒孔对齐后用插销锁紧。由于O型胶圈的密封作用,撞针的上下两面被隔离。当内筒被抽真空后,撞针的上下两面形成压强差。拉出插销后,该压强差推动撞针在内筒中加速,最后撞击到底部的尼龙弹片,实现将钨粉包裹的目的基因射入植物体内。

  为保证内筒抽真空,内筒的底端必须和尼龙弹片压紧。实现该功能的就是外筒。在实验准备时,先将尼龙弹片装入底座的弹片引导槽,再装上内筒,最后用外筒将内筒锁紧到底座上,并使得内筒和尼龙弹片压紧。

  实验完成后,通过真空抽气孔对内筒充气,拉出撞针即可。如果需要再次撞击尼龙弹片,可在内筒充气后将撞针拉到锁紧位置用插销锁紧,抽真空后拉开插销,重复尼龙弹片撞击操作,不需要取下内筒。

  改造后的基因枪其动力来源于大气压力,操作中全是物理变化,不产生有害气体,没有因子弹爆炸产生的有害气体。另外操作更加简捷并可重复使用,提高了效率。比以前更加节省、环保。由于只改造枪筒部分,其他部分的功效不变,也充分利用了原有装置的资源,节省了不必要的开支。这套基因枪建造起来更容易,其原理简单、巧妙,操作简捷方便,更为环保,更适合中学的教学和使用。

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