PCR-machine|Begrijp je het echt?

Nobelprijswinnende PCR-technologie

In 1993 ontving de Amerikaanse wetenschapper Mulis de Nobelprijs voor scheikunde, en zijn prestatie was de uitvinding van PCR-technologie.De magie van PCR-technologie zit hem in de volgende kenmerken: ten eerste is de hoeveelheid DNA die moet worden geamplificeerd extreem klein, en theoretisch kan één molecuul worden gebruikt voor amplificatie;ten tweede is de amplificatie-efficiëntie hoog en is de hoeveelheid van het doelgen exponentieel.Versterking, meer dan 10 miljoen keer in een paar uur.Nu wordt het PCR-instrument veel gebruikt in life science-onderzoek en vele andere aspecten.

Verschillende modellen en fabrikanten van thermische cyclers kunnen verschillende prestaties en herhaalbaarheid vertonen.Deze verschillen zijn niet alleen van invloed op de PCR-efficiëntie, maar ook op de nauwkeurigheid en consistentie van de verkregen gegevens.Het begrijpen van de kenmerken van PCR-machines kan ons helpen het succes van onze experimenten te maximaliseren.

Verwarmingsmodule

De nauwkeurigheid van de temperatuur van de thermal cycler kan doorslaggevend zijn voor het slagen of falen van PCR.De consistentie van de well-to-well-temperatuur op het verwarmingsblok is ook van cruciaal belang om betrouwbare en reproduceerbare PCR-resultaten te verkrijgen.

Een manier om thermische nauwkeurigheid te garanderen, is door regelmatig te testen met behulp van temperatuurverificatiekits en indien nodig opnieuw te kalibreren door een getrainde professional.Temperatuurverificatietests worden meestal gebruikt om:

Well-to-well-nauwkeurigheid ten opzichte van de ingestelde temperatuur in isothermische modus

Well-to-well-nauwkeurigheid ten opzichte van ingestelde temperatuur na temperatuurconversie

Warmte Deksel Temperatuur Nauwkeurigheid

Primer Gloeien Temperatuurregeling

Gradiënttemperatuurregeling is een functie van het PCR-instrument die de optimalisatie van primerhybride in PCR vergemakkelijkt.Het doel van de gradiëntinstelling is om variërende temperaturen tussen modules te bereiken, en door ≥2°C temperatuurstijging en -daling tussen elke kolom kunnen verschillende temperaturen gelijktijdig worden getest om de optimale primeruitgloeitemperatuur te verkrijgen.Theoretisch bereikt een echte gradiënt een lineaire temperatuur tussen modules.

Conventionele thermische cyclers met gradiënt gebruiken echter doorgaans een enkel thermisch blok en regelen de temperatuur via twee verwarmings- en koelelementen aan beide uiteinden, wat vaak resulteert in de volgende beperkingen:

Er kunnen slechts twee temperaturen worden ingesteld: de hoge en lage temperaturen voor het uitgloeien van de primer worden ingesteld aan beide uiteinden van de thermische module, en een nauwkeurige instelling van andere temperaturen kan niet worden bereikt tussen module

Vanwege de warmte-uitwisseling tussen de verschillende kolommen is de kans groter dat de temperatuur tussen verschillende gebieden op de module een sigmoïdale curve volgt in plaats van een echte lineaire gradiënt.

Monster temperatuur

Het vermogen van de thermische cycler om de monstertemperatuur te regelen is erg belangrijk voor de nauwkeurigheid van de PCR-resultaten.Instrumentspecifieke parameters zoals hellingssnelheden, houdtijden en algoritmen zijn van cruciaal belang voor het voorspellen van de monstertemperatuur.

De snelheid van verwarming en afkoeling van de PCR-machine betekent dat de temperatuur verandert tussen PCR-stappen die gedurende een bepaalde tijdsperiode plaatsvinden.Aangezien het een bepaalde tijd duurt voordat de warmte van de module naar het monster is overgebracht, zal de werkelijke verwarmings- en afkoelsnelheid van het monster langzamer zijn.Daarom moet de definitie van temperatuurveranderingssnelheid worden onderscheiden en begrepen.

De maximum- of pieksnelheid van de module vertegenwoordigt de snelste temperatuurverandering die de module kan bereiken in een zeer korte tijdsperiode tijdens de helling.

De gemiddelde blokhellingsnelheid vertegenwoordigt de snelheid van temperatuurverandering over een langere tijdsperiode en zal een meer representatieve maatstaf zijn voor de snelheid van de PCR-machine.

De maximale verwarmings- en afkoelsnelheid van het monster en de gemiddelde verwarmings- en afkoelsnelheid van het monster weerspiegelen de werkelijke temperatuur die door het monster wordt verkregen.De snelheid waarmee het monster wordt verwarmd en afgekoeld, zorgt voor een nauwkeurigere vergelijking van de prestaties van het PCR-apparaat en de mogelijke invloed ervan op de PCR-resultaten.

Bij het uitvoeren van een cycler-vervanging wordt aanbevolen een instrument te gebruiken met een ramp-rate-programma dat de vorige modus simuleert voor eenvoudigere vervanging en minimale impact op de herhaalbaarheid van de PCR.

De thermische cycler moet worden ontworpen om pas stappen te timen nadat het monster de ingestelde temperatuur heeft bereikt.Op deze manier zal de tijd dat het monster op de ingestelde temperatuur wordt gehouden, nauwkeuriger worden gehandhaafd met de overeenkomstige cyclusomstandigheden die vereist zijn in de werkingsprocedure.

Thermische cyclers gebruiken vaak complexe wiskundige algoritmen om ervoor te zorgen dat monsters snel een ingestelde temperatuur kunnen bereiken volgens een vooraf ingesteld programma.Op basis van het volume van het reactiesysteem en de dikte van de gebruikte PCR-kunststoffen kan het algoritme de temperatuur van het monster voorspellen en de tijd die nodig is om de ingestelde temperatuur te bereiken.Op basis van deze algoritmen zal tijdens het verwarmings- of koelproces van de thermische cycler de bloktemperatuur gewoonlijk de ingestelde waarde overschrijden via een proces dat thermische blokoverschrijding of -onderschrijding wordt genoemd.Een dergelijke opstelling zorgt ervoor dat het monster zo snel mogelijk de ingestelde temperatuur bereikt zonder zichzelf te over- of onderschieten.

Experimentele doorvoer

Factoren die de doorvoer van een thermische cycler kunnen verhogen, zijn onder meer oploopsnelheden, thermische blokconfiguraties en integratie van automatiseringsplatforms.

De verwarmings- en koelsnelheid van de thermische cycler vertegenwoordigt de snelheid waarmee deze de ingestelde temperatuur bereikt.Hoe sneller de temperatuur stijgt en daalt, hoe sneller de PCR zal werken, wat betekent dat er meer experimenten in een bepaalde tijd kunnen worden voltooid.Daarnaast kunnen experimenten worden versneld door gebruik te maken van snellere DNA-polymerasen.

Het ontwerp van de thermische cyclermodule is ook cruciaal voor PCR-experimenten.Vervangbare modules zorgen bijvoorbeeld voor flexibiliteit in het aantal samples per run.Bovendien zijn verwarmingsmodules met individueel regelbare modules ideaal om verschillende PCR-programma's tegelijkertijd op één thermocycler uit te voeren.

Voor geautomatiseerde high-throughput PCR moet de software die het pipetteersysteem bestuurt, programmeerbaar en compatibel zijn.Geautomatiseerde systemen zijn ideaal voor het uitvoeren van high-throughput PCR-reacties omdat ze continu kunnen worden uitgevoerd met weinig menselijke tussenkomst, waardoor de tijd die nodig is voor handmatige experimentele opzet wordt geminimaliseerd en het aantal reacties in een bepaalde tijdsperiode wordt verhoogd.

Betrouwbaarheid, duurzaamheid en kwaliteitsborging van thermische cyclers

Naast prestatie- en doorvoermogelijkheden moet de PCR-machine ook bestand zijn tegen bepaald herhaald gebruik, omgevingsstress en transportomstandigheden.Sommige fabrikanten kunnen rapporteren over hoe het instrument betrouwbaarheids- en duurzaamheidstests uitvoert.De bijbehorende PCR-instrumentdetectie omvat:

Betrouwbaarheid: Mechanische installaties worden gebruikt om herhaalde tests uit te voeren op veelgebruikte instrumentcomponenten zoals thermische deksels, bedieningspanelen/touchscreens en modules voor temperatuurcycli.

Omgevingsdruk: Omgevingskamers kunnen worden gebruikt om verschillende omstandigheden van routine-experimenten te simuleren, zoals temperatuur en vochtigheid.

Transporttesten: Intensieve schok- en vibratietesten kunnen worden uitgevoerd volgens de normen van de International Safety Shipping Association om ervoor te zorgen dat het instrument in onbeschadigde bedrijfsomstandigheden kan aankomen.

Garantie en service voor het onderhoud van de PCR-machine

Ondanks strenge betrouwbaarheids- en duurzaamheidstests hebben thermocyclers onvermijdelijk technische problemen gedurende de levensduur van het instrument.Voor uw gemoedsrust moet bij de aanschaf van een instrument rekening worden gehouden met de fabrieksgarantie, service en onderhoud.

De flexibiliteit van services zoals on-site/return-to-factory onderhoud, bewaking op afstand en vervangende instrumenten in het onderhoudsproces, enz., om de impact op de werkefficiëntie te verminderen.

De lengte van de garantieperiode, de doorlooptijd van de service, de toegankelijkheid van technische ondersteuning en de vaardigheden van professioneel ondersteunend personeel.

Haalbaarheid van instrumentinstallatie, bediening, samenwerking en verificatie om te voldoen aan laboratorium- en aanverwante wettelijke vereisten.Onderhoudsservices zoals temperatuurverificatie, testen en kalibratie zijn beschikbaar om ervoor te zorgen dat het instrument goed werkt met de bijbehorende parameters.

Gerelateerde producten: