Чашка Петри

Чашка Петри — это прозрачный лабораторный сосуд цилиндрической формы с плоским дном и вертикальными стенками, закрывающийся крышкой (обычно из того же материала, что и чашка). Относится к классу лабораторной посуды общего назначения, используется преимущественно в микробиологии, биохимии и клеточной биологии для культивирования микроорганизмов, клеток и тканей, а также для проведения анализов, хранения образцов и наблюдения за ростом культур.

История

Изобретение чашки Петри связано с именем немецкого бактериолога Юлиуса Рихарда Петри (1852–1921), который в 1887 году, работая ассистентом у Роберта Коха в берлинском Институте гигиены, предложил использовать плоскую стеклянную чашку с крышкой для выращивания бактерий на твёрдой питательной среде. До этого для культивирования применяли стеклянные колбы, тарелки и пробирки, что было неудобно для наблюдения и стерилизации. Петри усовершенствовал конструкцию, сделав её более плоской и широкой, что позволило равномерно распределять питательную среду и легко просматривать колонии микроорганизмов под микроскопом. Вскоре чашка Петри стала стандартным инструментом в микробиологических лабораториях по всему миру.

Конструкция и материалы

Геометрия и размеры

Классическая чашка Петри представляет собой неглубокий цилиндрический сосуд с плоским дном и вертикальными стенками. Высота стенок обычно составляет 10–15 мм, диаметр варьируется от 35 до 150 мм (наиболее распространённые — 60, 90 и 100 мм). Крышка имеет слегка больший диаметр, чем чашка, и надевается сверху, не герметизируя сосуд, но защищая содержимое от пыли и случайного загрязнения. Для газообмена между внутренним пространством и внешней средой между чашкой и крышкой оставляется небольшой зазор.

Материалы

• Стекло (боросиликатное, реже натриево-кальциевое) — традиционный материал. Стеклянные чашки многоразовые, выдерживают автоклавирование (стерилизацию паром под давлением) и сухожар, но хрупки и тяжелы.
• Пластик (полистирол, полипропилен, поликарбонат) — современный одноразовый вариант. Пластиковые чашки стерилизуются на производстве (гамма-излучением или этиленоксидом) и поставляются в герметичной упаковке. Они легче, дешевле и не требуют мытья, но не подходят для многократного использования и высокотемпературной обработки.
• Кварцевое стекло — используется для УФ-облучения или работы с чувствительными к видимому свету образцами.
• Специальные покрытия: для клеточных культур дно чашек может обрабатываться полимерными покрытиями (например, поли-L-лизином, коллагеном, фибронектином) для улучшения адгезии клеток.

Классификация и виды

Чашки Петри классифицируют по нескольким признакам:

По назначению

• Микробиологические — стандартные чашки для выращивания бактерий, грибов, дрожжей. Обычно имеют гладкое дно, используются с агаризованными средами.
• Клеточные (культуральные) — для культивирования клеток эукариот (в том числе стволовых, раковых, фибробластов). Отличаются специальной обработкой поверхности (TC-treated — tissue culture treated) для улучшения прикрепления клеток.
• Секционные (чашки с перегородками) — разделены на 2, 4 или более секторов, позволяют одновременно выращивать разные культуры или тестировать разные вещества на одной чашке.
• Сетчатые (чашки с решёткой) — дно разделено на квадраты или имеет координатную сетку для точного учёта колоний.
• Стерильные и нестерильные — для микробиологии и клеточной биологии требуется стерильность; для хранения образцов или проведения простых химических реакций могут использоваться нестерильные.

По материалу

• Стеклянные — многоразовые, автоклавируемые.
• Пластиковые — одноразовые, стерильные.
• Комбинированные — например, стеклянная чашка с пластиковой крышкой.

Применение

Микробиология

Основная сфера использования. На дно чашки Петри заливают расплавленную питательную среду (агар, бульон с агаром), после застывания на неё высевают микроорганизмы. Чашку закрывают крышкой и помещают в термостат (инкубатор) с заданной температурой. Через 1–7 суток на поверхности среды вырастают колонии — видимые невооружённым глазом скопления клеток одного вида. Чашки Петри применяют для:

• выделения чистых культур микроорганизмов;
• определения чувствительности к антибиотикам (метод дисков);
• количественного учёта микроорганизмов (метод Коха, метод серийных разведений);
• изучения морфологии колоний;
• проведения тестов на ферментативную активность (например, на чашках с индикаторами).

Клеточная биология

В культуральных чашках Петри выращивают клетки животных, растений и человека. Для этого используют специальные среды (например, DMEM, RPMI-1640) с добавлением сыворотки, антибиотиков и факторов роста. Клетки прикрепляются ко дну и образуют монослой. Чашки Петри применяют для:

• поддержания клеточных линий;
• проведения экспериментов по цитотоксичности, пролиферации, дифференцировке;
• трансфекции (введения чужеродной ДНК в клетки);
• выделения внеклеточных везикул и экзосом.

Химия и биохимия

• Кристаллизация веществ (например, белков, солей) — на плоской поверхности чашки Петри удобно наблюдать рост кристаллов.
• Проведение цветных реакций, тестов на наличие определённых соединений (например, реакция Фелинга, нингидриновая проба).
• Хранение и сушка образцов (например, фильтровальной бумаги, реагентов).

Образование и демонстрация

Чашки Петри широко используются в школьных и университетских лабораториях для демонстрации роста микроорганизмов, проведения простых опытов (например, «отпечаток пальца» на агаре), изучения микромира.

Интересные факты

• Стандартный размер (90–100 мм в диаметре) был выбран эмпирически: он удобен для размещения в термостате, позволяет легко манипулировать чашкой одной рукой и обеспечивает достаточную площадь для роста колоний.
• Крышка чашки Петри не должна плотно прилегать к чашке — это обеспечивает газообмен. Однако при длительном хранении или транспортировке чашки часто оборачивают парафильмом или помещают в герметичные пакеты.
• Стеклянные чашки Петри можно использовать многократно, но их мытьё и стерилизация требуют времени и ресурсов. В современных лабораториях всё чаще переходят на одноразовые пластиковые чашки, особенно в клинической микробиологии и клеточной биологии.
• Чашка Петри стала символом микробиологии и часто используется в логотипах, эмблемах и научной символике.
• В космических исследованиях чашки Петри применяются для изучения роста микроорганизмов в условиях микрогравитации (например, на Международной космической станции).
• Известный случай: в 1928 году Александр Флеминг, работая с чашками Петри, заметил, что колонии стафилококка вокруг плесени Penicillium notatum погибли — это открытие привело к созданию пенициллина.

Критика и ограничения

• Неравномерное распределение среды: при заливке агара в чашку Петри важно, чтобы среда была равномерно распределена по дну, иначе колонии могут расти неравномерно.
• Ограниченная площадь: для выращивания большого количества микроорганизмов или клеток чашки Петри могут быть неудобны — используются более крупные сосуды (например, матрасы, роллерные флаконы).
• Риск контаминации: при работе с чашками Петри необходимо соблюдать стерильность, так как открытая крышка и зазор между чашкой и крышкой могут способствовать попаданию загрязнений.
• Непригодность для анаэробных культур: стандартные чашки Петри не обеспечивают анаэробных условий (требуются специальные анаэростаты или анаэробные боксы).

Источники

• Петри, Ю. Р. «Eine neue Methode zur Isolierung und Reinzüchtung von Bakterien» (1887) — оригинальная статья.
• Бейли, У. Р., Скотт, Э. Г. «Микробиология» (учебник, 1970-е).
• Медицинская микробиология, вирусология и иммунология / под ред. В. В. Зверева, М. М. Бойченко (2016).
• Руководство по лабораторной диагностике инфекционных болезней (ВОЗ, 2004).
• Современные каталоги лабораторного оборудования (например, Corning, Falcon, Greiner Bio-One).