Maszyna PCR|Czy naprawdę rozumiesz?

Nagrodzona Nagrodą Nobla technologia PCR

W 1993 roku amerykański naukowiec Mulis otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, a jego osiągnięciem było wynalezienie technologii PCR.Magia technologii PCR polega na następujących cechach: po pierwsze, ilość DNA do amplifikacji jest bardzo mała i teoretycznie do amplifikacji można użyć jednej cząsteczki;po drugie, wydajność amplifikacji jest wysoka, a ilość docelowego genu jest wykładnicza.Wzmocnienie, ponad 10 milionów razy w ciągu kilku godzin.Teraz instrument PCR jest szeroko stosowany w badaniach nauk przyrodniczych i wielu innych aspektach.

Różne modele i producenci termocyklerów mogą wykazywać różną wydajność i powtarzalność.Różnice te wpływają nie tylko na wydajność PCR, ale także na dokładność i spójność uzyskanych danych.Zrozumienie funkcji maszyny do PCR może pomóc nam zmaksymalizować sukces naszych eksperymentów.

Moduł grzewczy

Dokładność temperatury termocyklera może decydować o powodzeniu lub niepowodzeniu reakcji PCR.Równomierność temperatury między dołkami na bloku grzejnym jest również krytyczna dla uzyskania wiarygodnych i powtarzalnych wyników PCR.

Jednym ze sposobów zapewnienia dokładności termicznej jest częste testowanie za pomocą zestawów do weryfikacji temperatury i ponowna kalibracja w razie potrzeby przez przeszkolonego profesjonalistę.Testy weryfikacyjne temperatury są zwykle używane do:

Dokładność od studni do studni w stosunku do ustawionej temperatury w trybie izotermicznym

Dokładność od studni do studni w stosunku do ustawionej temperatury po konwersji temperatury

Dokładność temperatury pokrywy grzewczej

Kontrola temperatury wyżarzania podkładu

Gradientowa kontrola temperatury to funkcja aparatu do PCR, która ułatwia optymalizację przyłączania starterów w reakcji PCR.Celem ustawienia gradientu jest osiągnięcie różnych temperatur między modułami, a przy wzroście i spadku temperatury o ≥ 2°C między każdą kolumną, można jednocześnie testować różne temperatury w celu uzyskania optymalnej temperatury wygrzewania podkładu.Teoretycznie prawdziwy gradient osiąga liniową temperaturę między modułami.

Jednak konwencjonalne termocyklery gradientowe zwykle wykorzystują pojedynczy blok termiczny i kontrolują temperaturę za pomocą dwóch elementów grzejnych i chłodzących umieszczonych na obu końcach, co często skutkuje następującymi ograniczeniami:

Można ustawić tylko dwie temperatury: wysoką i niską temperaturę wyżarzania podkładu ustawia się na obu końcach modułu termicznego, a precyzyjne ustawienie innych temperatur nie jest możliwe między modułami

Ze względu na wymianę ciepła między różnymi kolumnami, temperatura między różnymi obszarami modułu z większym prawdopodobieństwem będzie podążać za krzywą sigmoidalną, a nie za prawdziwym gradientem liniowym.

Temperatura próbki

Zdolność termocyklera do kontrolowania temperatury próbki jest bardzo ważna dla dokładności wyników PCR.Parametry specyficzne dla przyrządu, takie jak szybkość narastania, czasy wstrzymania i algorytmy, mają kluczowe znaczenie dla przewidywania temperatury próbki.

Szybkość nagrzewania i chłodzenia maszyny do PCR oznacza, że ​​temperatura zmienia się między etapami PCR, które występują w pewnym okresie czasu.Ponieważ przeniesienie ciepła z modułu do próbki zajmuje pewien czas, rzeczywiste tempo ogrzewania i chłodzenia próbki będzie wolniejsze.Dlatego należy rozróżnić i zrozumieć definicję prędkości zmiany temperatury.

Maksymalna lub szczytowa szybkość narastania modułu reprezentuje najszybszą zmianę temperatury, jaką moduł może osiągnąć w bardzo krótkim czasie podczas narastania.

Średnia szybkość narastania bloku reprezentuje szybkość zmiany temperatury w dłuższym okresie czasu i zapewni bardziej reprezentatywną miarę szybkości maszyny PCR.

Maksymalna szybkość ogrzewania i chłodzenia próbki oraz średnia szybkość ogrzewania i chłodzenia próbki odzwierciedlają rzeczywistą temperaturę uzyskaną przez próbkę.Szybkość ogrzewania i chłodzenia próbki zapewni dokładniejsze porównanie wydajności aparatu PCR i jego potencjalnego wpływu na wyniki PCR.

Podczas wymiany cyklera zaleca się użycie aparatu z programem zwiększania szybkości, który symuluje poprzedni tryb w celu łatwiejszej wymiany i minimalnego wpływu na powtarzalność reakcji PCR.

Termocykler powinien być tak zaprojektowany, aby kroki czasowe następowały dopiero po osiągnięciu przez próbkę ustawionej temperatury.W ten sposób czas, w którym próbka jest utrzymywana w ustawionej temperaturze, będzie dokładniej utrzymywany z odpowiednimi warunkami cyklu wymaganymi w procedurze operacyjnej.

Termocyklery często używają złożonych algorytmów matematycznych, aby zapewnić, że próbki mogą szybko osiągnąć zadaną temperaturę zgodnie z ustalonym programem.Na podstawie objętości układu reakcyjnego i grubości użytych tworzyw PCR algorytm może przewidzieć temperaturę próbki i czas potrzebny do osiągnięcia ustawionej temperatury.Opierając się na tych algorytmach, podczas procesu nagrzewania lub chłodzenia termocyklera temperatura bloku zwykle przekracza ustawioną wartość w procesie zwanym przeregulowaniem lub niedoregulowaniem bloku termicznego.Takie ustawienie gwarantuje, że próbka osiągnie ustawioną temperaturę tak szybko, jak to możliwe, bez samoistnego przeregulowania lub niedoregulowania.

Eksperymentalna przepustowość

Czynniki, które mogą zwiększyć przepustowość termocyklera, obejmują prędkości narastania, konfiguracje bloków termicznych i integrację platform automatyzacji.

Szybkość ogrzewania i chłodzenia termocyklera reprezentuje prędkość, z jaką osiąga on ustawioną temperaturę.Im szybszy wzrost i spadek temperatury, tym szybciej przebiegnie reakcja PCR, co oznacza, że ​​w danym okresie czasu można przeprowadzić więcej eksperymentów.Ponadto eksperymenty można przyspieszyć, stosując szybsze polimerazy DNA.

Projekt modułu termocyklera ma również kluczowe znaczenie dla eksperymentów PCR.Na przykład wymienne moduły umożliwiają elastyczność w zakresie liczby próbek na cykl.Ponadto moduły grzewcze z indywidualnie sterowanymi modułami są idealne do jednoczesnego uruchamiania różnych programów PCR na jednym termocyklerze.

W przypadku zautomatyzowanej, wysokowydajnej reakcji PCR oprogramowanie sterujące systemem obsługi pipet powinno być programowalne i kompatybilne.Zautomatyzowane systemy są idealne do przeprowadzania wysokowydajnych reakcji PCR, ponieważ można je przeprowadzać w sposób ciągły przy niewielkiej interwencji człowieka, minimalizując w ten sposób czas potrzebny na ręczne ustawienie eksperymentu i zwiększając liczbę reakcji w danym okresie.

Niezawodność, trwałość i zapewnienie jakości termocyklerów

Oprócz wydajności i przepustowości, maszyna do PCR powinna być również w stanie wytrzymać pewne powtarzające się użycie, stres środowiskowy i warunki transportu.Niektórzy producenci mogą informować o tym, jak przyrząd przeprowadza testy niezawodności i trwałości.Odpowiednie wykrywanie instrumentu PCR obejmuje:

Niezawodność: Urządzenia mechaniczne służą do przeprowadzania powtarzalnych testów często używanych elementów przyrządów, takich jak pokrywy termiczne, panele kontrolne/ekrany dotykowe i moduły zmiany temperatury.

Ciśnienie otoczenia: Komory środowiskowe mogą służyć do symulacji różnych warunków rutynowych eksperymentów, takich jak temperatura, wilgotność.

Testy transportowe: Intensywne testy wstrząsów i wibracji można przeprowadzić zgodnie ze standardami Międzynarodowego Stowarzyszenia Bezpieczeństwa Żeglugi, aby upewnić się, że przyrząd może zostać dostarczony w nieuszkodzonym stanie roboczym.

Gwarancja i serwis w zakresie konserwacji maszyny do PCR

Pomimo rygorystycznych testów niezawodności i trwałości, termocyklery nieuchronnie mają problemy techniczne przez cały okres eksploatacji urządzenia.Dla spokoju ducha przy zakupie instrumentu należy wziąć pod uwagę gwarancję, serwis i konserwację producenta.

Elastyczność usług, takich jak konserwacja na miejscu/powrót do fabryki, usługi zdalnego monitoringu oraz instrumenty zastępcze w procesie konserwacji itp., aby zmniejszyć wpływ na wydajność pracy.

Długość okresu gwarancyjnego, czas realizacji usługi, dostępność wsparcia technicznego oraz umiejętności profesjonalnego personelu wsparcia.

Wykonalność instalacji, działania, współpracy i weryfikacji przyrządu w celu spełnienia wymagań laboratoryjnych i powiązanych przepisów.Dostępne są usługi konserwacyjne, takie jak weryfikacja temperatury, testowanie i kalibracja, aby zapewnić prawidłowe działanie przyrządu przy odpowiednich parametrach.

Produkty powiązane: