PCR stroj|Opravdu rozumíte?

Technologie PCR oceněná Nobelovou cenou

V roce 1993 dostal americký vědec Mulis Nobelovu cenu za chemii a jeho úspěchem byl vynález technologie PCR.Kouzlo technologie PCR je v následujících charakteristikách: Za prvé, množství DNA, které má být amplifikováno, je extrémně malé a teoreticky lze pro amplifikaci použít jednu molekulu;za druhé, účinnost amplifikace je vysoká a množství cílového genu je exponenciální.Zesílení, více než 10 milionůkrát za několik hodin.Nyní je nástroj PCR široce používán ve výzkumu biologických věd a mnoha dalších aspektech.

Různé modely a výrobci termocyklerů mohou vykazovat různý výkon a opakovatelnost.Tyto rozdíly ovlivňují nejen účinnost PCR, ale také přesnost a konzistenci získaných dat.Pochopení funkcí PCR stroje nám může pomoci maximalizovat úspěch našich experimentů.

Topný modul

Přesnost teploty termocykleru může být rozhodující pro úspěch nebo neúspěch PCR.Pro získání spolehlivých a reprodukovatelných výsledků PCR je také kritická konzistence teploty mezi jamkami na zahřívacím bloku.

Jedním ze způsobů, jak zajistit tepelnou přesnost, je časté testování pomocí souprav pro ověření teploty a překalibrování podle potřeby vyškoleným profesionálem.Testy ověření teploty se obvykle používají k:

Přesnost mezi studnami vzhledem k nastavené teplotě v izotermickém režimu

Přesnost mezi jamkami vzhledem k nastavené teplotě po převodu teploty

Přesnost teploty topného víka

Řízení teploty žíhání základního nátěru

Gradientní řízení teploty je funkcí nástroje PCR, která usnadňuje optimalizaci nasedání primerů v PCR.Účelem nastavení gradientu je dosáhnout různých teplot mezi moduly a při nárůstu a poklesu teploty o ≥2 °C mezi každou kolonou lze současně testovat různé teploty, aby se získala optimální teplota žíhání primeru.Teoreticky skutečný gradient dosahuje lineární teploty mezi moduly.

Konvenční gradientní tepelné cyklery však obvykle využívají jeden tepelný blok a regulují teplotu pomocí dvou topných a chladicích prvků umístěných na obou koncích, což často vede k následujícím omezením:

Lze nastavit pouze dvě teploty: vysoká a nízká teplota pro žíhání základního nátěru jsou nastaveny na obou koncích tepelného modulu a mezi moduly nelze dosáhnout přesného nastavení jiných teplot.

V důsledku výměny tepla mezi různými kolonami je pravděpodobnější, že teplota mezi různými oblastmi na modulu bude sledovat spíše sigmoidální křivku než skutečný lineární gradient.

Teplota vzorku

Schopnost termocykleru řídit teplotu vzorku je velmi důležitá pro přesnost výsledků PCR.Parametry specifické pro přístroj, jako jsou rychlosti náběhu, doby výdrže a algoritmy, jsou rozhodující pro předpověď teploty vzorku.

Rychlost zahřívání a ochlazování stroje PCR znamená, že se teplota mezi kroky PCR, ke kterým dochází po určitou dobu, mění.Protože přenos tepla z modulu do vzorku trvá určitou dobu, bude skutečná rychlost ohřevu a ochlazování vzorku pomalejší.Proto je třeba rozlišovat a chápat definici rychlosti změny teploty.

Maximální nebo špičková rychlost náběhu modulu představuje nejrychlejší změnu teploty, které může modul dosáhnout během velmi krátké doby během náběhu.

Průměrná rychlost náběhu bloku představuje rychlost změny teploty po delší časové období a poskytne reprezentativnější míru rychlosti stroje PCR.

Maximální rychlost ohřevu a ochlazování vzorku a průměrná rychlost ohřevu a ochlazování vzorku odrážejí skutečnou teplotu získanou vzorkem.Rychlost ohřevu a ochlazování vzorku poskytne přesnější srovnání výkonu přístroje PCR a jeho potenciálního dopadu na výsledky PCR.

Při provádění výměny cykléru se doporučuje použít přístroj s programem rampové rychlosti, který simuluje předchozí režim pro snadnější výměnu a minimální dopad na opakovatelnost PCR.

Termocykler by měl být navržen tak, aby načasoval kroky až poté, co vzorek dosáhne nastavené teploty.Tímto způsobem bude doba, po kterou je vzorek udržován na nastavené teplotě, přesněji udržována s odpovídajícími podmínkami cyklu požadovanými v pracovním postupu.

Tepelné cyklery často používají složité matematické algoritmy, aby zajistily, že vzorky mohou rychle dosáhnout nastavené teploty podle předem nastaveného programu.Na základě objemu reakčního systému a tloušťky použitých plastů PCR může algoritmus předpovědět teplotu vzorku a dobu, kterou bude trvat dosažení nastavené teploty.Při použití těchto algoritmů během procesu zahřívání nebo ochlazování tepelného cyklovače teplota bloku obvykle překročí nastavenou hodnotu prostřednictvím procesu zvaného překmit nebo podkmit tepelného bloku.Takové nastavení zajišťuje, že vzorek dosáhne nastavené teploty co nejrychleji, aniž by se sám přestřelil nebo podstřelil.

Experimentální propustnost

Mezi faktory, které mohou zvýšit propustnost tepelného cyklovače, patří rychlost ramp, konfigurace tepelného bloku a integrace automatizačních platforem.

Rychlost ohřevu a ochlazování termocykleru představuje rychlost, při které dosáhne nastavené teploty.Čím rychleji bude teplota stoupat a klesat, tím rychleji bude probíhat PCR, což znamená, že v daném časovém období lze dokončit více experimentů.Kromě toho lze experimenty urychlit použitím rychlejších DNA polymeráz.

Pro PCR experimenty je zásadní také návrh modulu termocykleru.Například vyměnitelné moduly umožňují flexibilitu v počtu vzorků na běh.Topné moduly s individuálně ovladatelnými moduly jsou navíc ideální pro spouštění různých PCR programů současně na jednom termocykleru.

Pro automatizovanou vysokokapacitní PCR by měl být software, který řídí pipetovací manipulační systém, programovatelný a kompatibilní.Automatizované systémy jsou ideální pro provádění vysoce výkonných PCR reakcí, protože je lze provozovat nepřetržitě s malým zásahem člověka, čímž se minimalizuje čas potřebný pro manuální nastavení experimentu a zvyšuje se počet reakcí v daném časovém období.

Spolehlivost, životnost a zajištění kvality termocyklerů

Kromě výkonu a propustnosti by měl být stroj PCR také schopen odolat určitému opakovanému použití, zátěži prostředí a přepravním podmínkám.Někteří výrobci mohou informovat o tom, jak přístroj provádí testy spolehlivosti a životnosti.Odpovídající detekce PCR nástroje zahrnuje:

Spolehlivost: Mechanické soupravy se používají k provádění opakovaných testů na často používaných součástech přístroje, jako jsou tepelná víka, ovládací panely/dotykové obrazovky a moduly cyklování teploty.

Okolní tlak: Komory prostředí lze použít k simulaci různých podmínek rutinních experimentů, jako je teplota, vlhkost.

Testování při přepravě: Testování intenzivních otřesů a vibrací lze provádět podle norem International Safety Shipping Association, aby bylo zajištěno, že přístroj dorazí v nepoškozených provozních podmínkách.

Záruka a servis údržby stroje PCR

Navzdory přísným testům spolehlivosti a životnosti mají tepelné cyklery během životnosti přístroje nevyhnutelně technické problémy.Pro klid mysli byste měli při nákupu nástroje vzít v úvahu záruku, servis a údržbu výrobce.

Flexibilita služeb, jako je údržba na místě/návrat do továrny, služby vzdáleného monitorování a výměna nástrojů v procesu údržby atd., aby se snížil dopad na efektivitu práce.

Délka záruční doby, doba obratu služby, dostupnost technické podpory a dovednosti profesionálního podpůrného personálu.

Proveditelnost instalace, provozu, spolupráce a ověřování přístroje pro splnění laboratorních a souvisejících regulačních požadavků.K dispozici jsou služby údržby, jako je ověření teploty, testování a kalibrace, aby bylo zajištěno, že přístroj funguje správně s odpovídajícími parametry.

Související produkty: