PCR-maskin|Forstår du virkelig?

Nobelprisvinnende PCR-teknologi

I 1993 mottok den amerikanske vitenskapsmannen Mulis Nobelprisen i kjemi, og hans prestasjon var oppfinnelsen av PCR-teknologi.Magien med PCR-teknologi ligger i følgende egenskaper: For det første er mengden DNA som skal amplifiseres ekstremt liten, og teoretisk kan ett molekyl brukes til amplifikasjon;for det andre er amplifikasjonseffektiviteten høy, og mengden av målgenet er eksponentiell.Forsterkning, mer enn 10 millioner ganger på noen få timer.Nå har PCR-instrumentet blitt mye brukt i biovitenskapelig forskning og mange andre aspekter.

Ulike modeller og produsenter av termiske syklere kan vise ulik ytelse og repeterbarhet.Disse forskjellene påvirker ikke bare PCR-effektiviteten, men også nøyaktigheten og konsistensen til data som er oppnådd.Å forstå PCR-maskinfunksjonene kan hjelpe oss med å maksimere suksessen til eksperimentene våre.

Varmemodul

Nøyaktigheten av temperaturen til den termiske syklusen kan være avgjørende for suksess eller fiasko for PCR.Temperaturkonsistens fra brønn til brønn på varmeblokken er også avgjørende for å oppnå pålitelige og reproduserbare PCR-resultater.

En måte å sikre termisk nøyaktighet er å teste ofte ved å bruke temperaturverifiseringssett og kalibrere etter behov av en utdannet profesjonell.Temperaturverifiseringstester brukes vanligvis til å:

Brønn-til-brønn-nøyaktighet i forhold til innstilt temperatur i isotermisk modus

Brønn-til-brønn-nøyaktighet i forhold til innstilt temperatur etter temperaturkonvertering

Varmelokkets temperaturnøyaktighet

Primer glødingstemperaturkontroll

Gradienttemperaturkontroll er en funksjon av PCR-instrumentet som letter optimalisering av primer-annealing i PCR.Hensikten med gradientinnstillingen er å oppnå varierende temperaturer mellom moduler, og ved ≥2°C temperaturstigning og -fall mellom hver kolonne, kan forskjellige temperaturer testes samtidig for å oppnå den optimale primerglødingstemperaturen.Teoretisk sett oppnår en sann gradient lineær temperatur mellom moduler.

Imidlertid bruker konvensjonelle termiske syklere med gradient typisk en enkelt termisk blokk og kontrollerer temperaturen gjennom to varme- og kjøleelementer plassert i begge ender, noe som ofte resulterer i følgende begrensninger:

Bare to temperaturer kan stilles inn: de høye og lave temperaturene for primergløding stilles inn i begge ender av den termiske modulen, og nøyaktig innstilling av andre temperaturer kan ikke oppnås mellom moduler

På grunn av varmevekslingen mellom de forskjellige kolonnene, er det mer sannsynlig at temperaturen mellom forskjellige områder på modulen følger en sigmoidal kurve i stedet for en sann lineær gradient.

Prøvetemperatur

Den termiske sykluserens evne til å kontrollere prøvetemperaturen er svært viktig for nøyaktigheten til PCR-resultatene.Instrumentspesifikke parametere som rampehastigheter, holdetider og algoritmer er kritiske for å forutsi prøvetemperaturen.

Hastigheten for oppvarming og avkjøling av PCR-maskinen gjør at temperaturen endres mellom PCR-trinn som skjer over en viss tidsperiode.Siden det tar en viss tid før varmen overføres fra modulen til prøven, vil den faktiske oppvarmings- og avkjølingshastigheten til prøven være langsommere.Derfor må definisjonen av temperaturendringens hastighet skilles ut og forstås.

Maksimal eller peak modul rampehastighet representerer den raskeste temperaturendringen som modulen kan oppnå over en svært kort tidsperiode under rampen.

Den gjennomsnittlige blokkrampehastigheten representerer hastigheten på temperaturendringen over en lengre tidsperiode og vil gi et mer representativt mål på PCR-maskinhastigheten.

Den maksimale prøveoppvarmings- og avkjølingshastigheten og gjennomsnittlig prøveoppvarmings- og avkjølingshastighet reflekterer den faktiske temperaturen oppnådd av prøven.Hastigheten for prøveoppvarming og avkjøling vil gi en mer nøyaktig sammenligning av ytelsen til PCR-maskinen og dens potensielle innvirkning på PCR-resultatene.

Når du utfører en sykluserstatning, anbefales det å bruke et instrument med et rampehastighetsprogram som simulerer forrige modus for enklere utskifting og minimal innvirkning på PCR-repeterbarhet.

Den termiske syklusen bør utformes for å ta tid bare etter at prøven når den innstilte temperaturen.På denne måten vil tiden prøven holdes ved den innstilte temperaturen opprettholdes mer nøyaktig med de tilsvarende syklusforholdene som kreves i operasjonsprosedyren.

Termiske syklere bruker ofte komplekse matematiske algoritmer for å sikre at prøvene raskt kan nå en innstilt temperatur i henhold til et forhåndsinnstilt program.Basert på volumet av reaksjonssystemet og tykkelsen på PCR-plasten som brukes, kan algoritmen forutsi temperaturen på prøven og tiden det vil ta å nå den innstilte temperaturen.Ved å stole på disse algoritmene, under oppvarmings- eller avkjølingsprosessen til den termiske syklusen, vil blokktemperaturen vanligvis overstige den innstilte verdien gjennom en prosess som kalles termisk blokkoverskridelse eller underskyting.Et slikt oppsett sikrer at prøven når den innstilte temperaturen så raskt som mulig uten å overskride eller underskride seg selv.

Eksperimentell gjennomstrømning

Faktorer som kan øke gjennomstrømningen til en termisk syklus inkluderer rampehastigheter, termiske blokkkonfigurasjoner og integrasjon av automatiseringsplattformer.

Oppvarmings- og avkjølingshastigheten til den termiske syklusen representerer hastigheten som den når den innstilte temperaturen.Jo raskere temperaturen stiger og faller, desto raskere vil PCR gå, noe som betyr at flere eksperimenter kan gjennomføres i løpet av en gitt tidsperiode.I tillegg kan eksperimenter akselereres ved å bruke raskere DNA-polymeraser.

Utformingen av den termiske syklusmodulen er også avgjørende for PCR-eksperimenter.For eksempel gir utskiftbare moduler fleksibilitet i antall prøver per kjøring.I tillegg er varmemoduler med individuelt kontrollerbare moduler ideelle for å kjøre forskjellige PCR-programmer samtidig på én termisk syklus.

For automatisert PCR med høy gjennomstrømning, bør programvaren som kontrollerer pipetteringshåndteringssystemet være programmerbar og kompatibel.Automatiserte systemer er ideelle for å utføre PCR-reaksjoner med høy gjennomstrømning fordi de kan kjøres kontinuerlig med lite menneskelig innblanding, og dermed minimere tiden som kreves for manuell eksperimentell oppsett og øke antall reaksjoner i en gitt tidsperiode.

Pålitelighet, holdbarhet og kvalitetssikring av termiske syklere

I tillegg til ytelse og gjennomstrømningsevner, bør PCR-maskinen også kunne tåle visse gjentatte bruk, miljøbelastninger og fraktforhold.Noen produsenter kan rapportere om hvordan instrumentet utfører pålitelighets- og holdbarhetstester.Den tilsvarende PCR-instrumentdeteksjonen inkluderer:

Pålitelighet: Mekaniske rigger brukes til å utføre gjentatte tester på ofte brukte instrumentkomponenter som termiske lokk, kontrollpaneler/berøringsskjermer og temperatursyklusmoduler.

Omgivelsestrykk: Miljøkamre kan brukes til å simulere forskjellige forhold ved rutineeksperimenter, som temperatur, fuktighet.

Forsendelsestesting: Testing av intens sjokk og vibrasjon kan utføres i henhold til International Safety Shipping Association-standarder for å sikre at instrumentet kan ankomme under uskadede driftsforhold.

Garanti og service for vedlikehold av PCR-maskinen

Til tross for streng pålitelighet og holdbarhetstesting, har termiske syklere uunngåelig tekniske problemer i løpet av instrumentets levetid.For trygghets skyld bør produsentens garanti, service og vedlikehold vurderes når du kjøper et instrument.

Fleksibiliteten til tjenester som vedlikehold på stedet/retur til fabrikk, fjernovervåkingstjenester og erstatningsinstrumenter i vedlikeholdsprosessen, etc., for å redusere innvirkningen på arbeidseffektiviteten.

Lengden på garantiperioden, behandlingstiden for tjenesten, tilgjengeligheten til teknisk støtte og ferdighetene til profesjonelt støttepersonell.

Gjennomførbarhet av instrumentinstallasjon, drift, samarbeid og verifisering for å møte laboratoriekrav og relaterte regulatoriske krav.Vedlikeholdstjenester som temperaturverifisering, testing og kalibrering er tilgjengelig for å sikre at instrumentet fungerer som det skal med de tilsvarende parameterne.

Relaterte produkter: