Máy PCR|Bạn đã thực sự hiểu?

Công nghệ PCR đoạt giải Nobel

Năm 1993, nhà khoa học người Mỹ Mulis nhận giải Nobel Hóa học, thành tựu của ông là phát minh ra công nghệ PCR.Sự kỳ diệu của công nghệ PCR nằm ở những đặc điểm sau: Thứ nhất, lượng DNA cần khuếch đại là cực kỳ nhỏ, về lý thuyết có thể sử dụng một phân tử để khuếch đại;thứ hai, hiệu suất khuếch đại cao và số lượng gen mục tiêu là theo cấp số nhân.Khuếch đại, hơn 10 triệu lần trong vài giờ.Giờ đây, công cụ PCR đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học đời sống và nhiều khía cạnh khác.

Các mô hình và nhà sản xuất máy chu trình nhiệt khác nhau có thể thể hiện hiệu suất và độ lặp lại khác nhau.Những khác biệt này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả PCR mà còn ảnh hưởng đến độ chính xác và nhất quán của dữ liệu thu được.Hiểu các tính năng của máy PCR có thể giúp chúng tôi tối đa hóa thành công của các thí nghiệm.

mô-đun sưởi ấm

Độ chính xác về nhiệt độ của máy luân nhiệt có thể quyết định sự thành công hay thất bại của PCR.Tính nhất quán nhiệt độ từ giếng đến giếng trên khối gia nhiệt cũng rất quan trọng để thu được kết quả PCR đáng tin cậy và có thể tái tạo.

Một cách để đảm bảo độ chính xác về nhiệt độ là kiểm tra thường xuyên bằng cách sử dụng bộ dụng cụ xác minh nhiệt độ và hiệu chuẩn lại khi cần thiết bởi một chuyên gia được đào tạo.Các thử nghiệm xác minh nhiệt độ thường được sử dụng để:

Độ chính xác từ giếng đến giếng so với nhiệt độ cài đặt ở chế độ đẳng nhiệt

Độ chính xác từ giếng đến giếng so với nhiệt độ cài đặt sau khi chuyển đổi nhiệt độ

Độ chính xác nhiệt độ nắp nhiệt

Kiểm soát nhiệt độ ủ mồi

Kiểm soát nhiệt độ gradient là một chức năng của thiết bị PCR giúp tối ưu hóa quá trình ủ mồi trong PCR.Mục đích của cài đặt độ dốc là để đạt được nhiệt độ khác nhau giữa các mô-đun và khi nhiệt độ tăng và giảm ≥2°C giữa mỗi cột, các nhiệt độ khác nhau có thể được kiểm tra đồng thời để thu được nhiệt độ ủ mồi tối ưu.Về mặt lý thuyết, độ dốc thực đạt được nhiệt độ tuyến tính giữa các mô-đun.

Tuy nhiên, các máy luân nhiệt gradient thông thường thường sử dụng một khối nhiệt duy nhất và kiểm soát nhiệt độ thông qua hai bộ phận làm nóng và làm mát nằm ở cả hai đầu, thường dẫn đến những hạn chế sau:

Chỉ có thể đặt hai nhiệt độ: nhiệt độ cao và thấp để ủ mồi được đặt ở cả hai đầu của mô-đun nhiệt và không thể cài đặt chính xác các nhiệt độ khác giữa các mô-đun.

Do sự trao đổi nhiệt giữa các cột khác nhau, nhiệt độ giữa các vùng khác nhau trên mô-đun có nhiều khả năng tuân theo một đường cong sigmo hơn là một gradient tuyến tính thực sự.

nhiệt độ mẫu

Khả năng kiểm soát nhiệt độ mẫu của máy luân nhiệt là rất quan trọng đối với độ chính xác của kết quả PCR.Các thông số dành riêng cho thiết bị như tốc độ dốc, thời gian giữ và thuật toán rất quan trọng để dự đoán nhiệt độ mẫu.

Tốc độ làm nóng và làm mát máy PCR có nghĩa là sự thay đổi nhiệt độ giữa các bước PCR xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định.Vì phải mất một khoảng thời gian nhất định để nhiệt truyền từ mô-đun sang mẫu, nên tốc độ làm nóng và làm mát thực tế của mẫu sẽ chậm hơn.Do đó, định nghĩa về tốc độ thay đổi nhiệt độ cần được phân biệt và hiểu rõ.

Tốc độ tăng tốc mô-đun tối đa hoặc cực đại thể hiện sự thay đổi nhiệt độ nhanh nhất mà mô-đun có thể đạt được trong một khoảng thời gian rất ngắn trong quá trình tăng tốc.

Tốc độ tăng khối trung bình biểu thị tốc độ thay đổi nhiệt độ trong một khoảng thời gian dài hơn và sẽ cung cấp thước đo đại diện hơn cho tốc độ máy PCR.

Tốc độ làm nóng và làm mát mẫu tối đa và tốc độ làm nóng và làm mát mẫu trung bình phản ánh nhiệt độ thực tế mà mẫu thu được.Tốc độ làm nóng và làm mát mẫu sẽ giúp so sánh chính xác hơn về hiệu suất của máy PCR và tác động tiềm ẩn của nó đối với kết quả PCR.

Khi thực hiện thay thế máy quay vòng, nên sử dụng thiết bị có chương trình tốc độ tăng tốc mô phỏng chế độ trước đó để thay thế dễ dàng hơn và tác động tối thiểu đến khả năng lặp lại PCR.

Máy luân nhiệt phải được thiết kế theo các bước thời gian chỉ sau khi mẫu đạt đến nhiệt độ cài đặt.Bằng cách này, thời gian mẫu được duy trì ở nhiệt độ cài đặt sẽ được duy trì chính xác hơn với các điều kiện chu kỳ tương ứng được yêu cầu trong quy trình vận hành.

Máy chu trình nhiệt thường sử dụng các thuật toán toán học phức tạp để đảm bảo rằng các mẫu có thể nhanh chóng đạt đến nhiệt độ cài đặt theo chương trình đặt trước.Dựa trên thể tích của hệ thống phản ứng và độ dày của nhựa PCR được sử dụng, thuật toán có thể dự đoán nhiệt độ của mẫu và thời gian cần thiết để đạt đến nhiệt độ cài đặt.Dựa trên các thuật toán này, trong quá trình làm nóng hoặc làm mát của máy luân nhiệt, nhiệt độ khối thường sẽ vượt quá giá trị cài đặt thông qua một quá trình được gọi là quá nhiệt hoặc thiếu.Việc thiết lập như vậy đảm bảo rằng mẫu đạt đến nhiệt độ cài đặt nhanh nhất có thể mà không bị quá tải hoặc thiếu chính nó.

thông lượng thử nghiệm

Các yếu tố có thể làm tăng thông lượng của máy luân chuyển nhiệt bao gồm tốc độ tăng tốc, cấu hình khối nhiệt và tích hợp các nền tảng tự động hóa.

Tốc độ làm nóng và làm mát của máy tuần hoàn nhiệt thể hiện tốc độ mà nó đạt đến nhiệt độ cài đặt.Nhiệt độ tăng và giảm càng nhanh, PCR sẽ chạy càng nhanh, điều đó có nghĩa là có thể hoàn thành nhiều thí nghiệm hơn trong một khoảng thời gian nhất định.Ngoài ra, các thí nghiệm có thể được tăng tốc bằng cách sử dụng DNA polymerase nhanh hơn.

Thiết kế của mô-đun máy luân nhiệt cũng rất quan trọng đối với các thí nghiệm PCR.Ví dụ, các mô-đun có thể thay thế cho phép linh hoạt về số lượng mẫu mỗi lần chạy.Ngoài ra, các mô-đun gia nhiệt với các mô-đun có thể điều khiển riêng lẻ là lý tưởng để chạy đồng thời các chương trình PCR khác nhau trên một máy luân nhiệt.

Đối với PCR thông lượng cao tự động, phần mềm điều khiển hệ thống xử lý pipet phải được lập trình và tương thích.Các hệ thống tự động rất lý tưởng để thực hiện các phản ứng PCR năng suất cao vì chúng có thể chạy liên tục mà không cần sự can thiệp của con người, do đó giảm thiểu thời gian cần thiết cho thiết lập thử nghiệm thủ công và tăng số lượng phản ứng trong một khoảng thời gian nhất định .

Độ tin cậy, độ bền và đảm bảo chất lượng của máy luân nhiệt

Ngoài các khả năng về hiệu suất và thông lượng, máy PCR cũng phải có khả năng chịu được việc sử dụng lặp lại nhất định, áp lực môi trường và điều kiện vận chuyển.Một số nhà sản xuất có thể báo cáo về cách thiết bị thực hiện các bài kiểm tra độ tin cậy và độ bền.Phát hiện dụng cụ PCR tương ứng bao gồm:

Độ tin cậy: Các thiết bị cơ học được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm lặp lại trên các bộ phận của thiết bị được sử dụng thường xuyên như nắp nhiệt, bảng điều khiển/màn hình cảm ứng và mô-đun chu kỳ nhiệt độ.

Áp suất xung quanh: Các buồng môi trường có thể được sử dụng để mô phỏng các điều kiện khác nhau của các thí nghiệm thông thường, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm.

Thử nghiệm vận chuyển: Thử nghiệm sốc và rung mạnh có thể được thực hiện theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Vận chuyển An toàn Quốc tế để đảm bảo thiết bị có thể đến nơi trong điều kiện hoạt động không bị hư hại.

Bảo hành và dịch vụ bảo trì máy PCR

Mặc dù đã kiểm tra độ tin cậy và độ bền nghiêm ngặt, máy luân nhiệt vẫn không tránh khỏi các vấn đề kỹ thuật trong suốt vòng đời của thiết bị.Để yên tâm, bạn nên xem xét bảo hành, dịch vụ và bảo trì của nhà sản xuất khi mua nhạc cụ.

Tính linh hoạt của các dịch vụ như bảo trì tại chỗ/trả về nhà máy, dịch vụ giám sát từ xa, dụng cụ thay thế trong quá trình bảo trì, v.v., để giảm tác động đến hiệu quả công việc.

Thời hạn bảo hành, thời gian quay vòng của dịch vụ, khả năng tiếp cận hỗ trợ kỹ thuật và kỹ năng của nhân viên hỗ trợ chuyên nghiệp.

Tính khả thi của việc lắp đặt, vận hành, hợp tác và xác minh thiết bị để đáp ứng các yêu cầu của phòng thí nghiệm và quy định liên quan.Các dịch vụ bảo trì như xác minh nhiệt độ, thử nghiệm và hiệu chuẩn có sẵn để đảm bảo rằng thiết bị hoạt động đúng với các thông số tương ứng.

Những sảm phẩm tương tự: