เครื่อง PCR|เข้าใจจริงหรือ?

เทคโนโลยี PCR ที่ได้รับรางวัลโนเบล

ในปี 1993 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Mulis ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี และความสำเร็จของเขาคือการประดิษฐ์เทคโนโลยี PCRความมหัศจรรย์ของเทคโนโลยี PCR อยู่ที่คุณลักษณะดังต่อไปนี้ ประการแรก ปริมาณของ DNA ที่จะขยายมีขนาดเล็กมาก และในทางทฤษฎีสามารถใช้โมเลกุลเดียวในการขยายประการที่สอง ประสิทธิภาพการขยายสูง และจำนวนของยีนเป้าหมายเป็นแบบทวีคูณกำลังขยายมากกว่า 10 ล้านครั้งในไม่กี่ชั่วโมงขณะนี้เครื่องมือ PCR ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยด้านชีววิทยาศาสตร์และด้านอื่นๆ อีกมากมาย

เครื่องหมุนเวียนความร้อนรุ่นต่างๆ และผู้ผลิตอาจแสดงประสิทธิภาพและความสามารถในการทำซ้ำที่แตกต่างกันความแตกต่างเหล่านี้ไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพ PCR เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความถูกต้องและความสอดคล้องของข้อมูลที่ได้รับด้วยการทำความเข้าใจคุณสมบัติของเครื่อง PCR สามารถช่วยให้เราประสบความสำเร็จสูงสุดในการทดลองของเรา

โมดูลทำความร้อน

ความแม่นยำของอุณหภูมิของวงจรความร้อนสามารถชี้ขาดถึงความสำเร็จหรือความล้มเหลวของ PCRความสม่ำเสมอของอุณหภูมิจากบ่อถึงบ่อน้ำร้อนบนแผงทำความร้อนก็มีความสำคัญเช่นกัน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ PCR ที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้

วิธีหนึ่งที่จะรับประกันความถูกต้องของอุณหภูมิคือการทดสอบบ่อยๆ โดยใช้ชุดตรวจสอบอุณหภูมิและปรับเทียบใหม่ตามความจำเป็นโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมโดยทั่วไปแล้วการทดสอบยืนยันอุณหภูมิจะใช้เพื่อ:

ความแม่นยำจากระดับถึงหลุมที่สัมพันธ์กับอุณหภูมิที่ตั้งไว้ในโหมดอุณหภูมิคงที่

ความแม่นยำจากระดับถึงหลุมเมื่อเทียบกับอุณหภูมิที่ตั้งไว้หลังจากการแปลงอุณหภูมิ

ความแม่นยำของอุณหภูมิฝาปิดความร้อน

การควบคุมอุณหภูมิการหลอมไพรเมอร์

การควบคุมอุณหภูมิแบบไล่ระดับสีเป็นฟังก์ชันของเครื่องมือ PCR ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการเพิ่มประสิทธิภาพการอบอ่อนสีรองพื้นใน PCRจุดประสงค์ของการตั้งค่าการไล่ระดับสีคือเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างโมดูล และด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลง ≥2°C ระหว่างแต่ละคอลัมน์ คุณสามารถทดสอบอุณหภูมิที่แตกต่างกันไปพร้อมกันเพื่อให้ได้อุณหภูมิการหลอมไพรเมอร์ที่เหมาะสมที่สุดในทางทฤษฎี การไล่ระดับสีที่แท้จริงจะทำให้ได้อุณหภูมิเชิงเส้นระหว่างโมดูล

อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ววงจรความร้อนแบบไล่ระดับสีจะใช้บล็อกระบายความร้อนเดียวและควบคุมอุณหภูมิผ่านองค์ประกอบความร้อนและความเย็นสององค์ประกอบที่ปลายทั้งสองด้าน ซึ่งมักทำให้เกิดข้อจำกัดดังต่อไปนี้:

สามารถตั้งค่าอุณหภูมิได้เพียงสองอุณหภูมิเท่านั้น: อุณหภูมิสูงและต่ำสำหรับการหลอมสีรองพื้นจะตั้งค่าที่ปลายทั้งสองของโมดูลระบายความร้อน และไม่สามารถตั้งค่าอุณหภูมิอื่นได้อย่างแม่นยำระหว่างโมดูล

เนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างคอลัมน์ต่างๆ อุณหภูมิระหว่างบริเวณต่างๆ บนโมดูลจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามเส้นโค้งซิกมอยด์มากกว่าการไล่ระดับสีเชิงเส้นที่แท้จริง

อุณหภูมิตัวอย่าง

ความสามารถของวงจรความร้อนในการควบคุมอุณหภูมิตัวอย่างมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำของผล PCRพารามิเตอร์เฉพาะเครื่องมือ เช่น อัตราการแปรผัน เวลาพัก และอัลกอริทึมมีความสำคัญต่อการทำนายอุณหภูมิตัวอย่าง

อัตราความร้อนและความเย็นของเครื่อง PCR หมายถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างขั้นตอน PCR ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งเนื่องจากต้องใช้เวลาช่วงหนึ่งในการถ่ายเทความร้อนจากโมดูลไปยังตัวอย่าง อัตราการให้ความร้อนและความเย็นที่แท้จริงของตัวอย่างจะช้าลงดังนั้นคำจำกัดความของความเร็วการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจึงจำเป็นต้องแยกแยะและทำความเข้าใจ

อัตราการลาดสูงสุดหรือสูงสุดของโมดูลแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เร็วที่สุดที่โมดูลสามารถทำได้ในช่วงเวลาที่น้อยมากระหว่างการลาดเอียง

อัตราความลาดเอียงของบล็อกเฉลี่ยแสดงถึงอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในช่วงเวลาที่นานขึ้น และจะให้การวัดความเร็วของเครื่อง PCR ที่เป็นตัวแทนมากขึ้น

อัตราการให้ความร้อนและการเย็นตัวของตัวอย่างสูงสุด และอัตราการให้ความร้อนและความเย็นของตัวอย่างโดยเฉลี่ยสะท้อนถึงอุณหภูมิจริงที่ตัวอย่างได้รับอัตราการให้ความร้อนและความเย็นของตัวอย่างจะช่วยให้การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่อง PCR และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับผล PCR แม่นยำยิ่งขึ้น

เมื่อทำการเปลี่ยนเครื่องปั่นจักรยาน ขอแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีโปรแกรมอัตราความเร็วรอบที่จำลองโหมดก่อนหน้าเพื่อการเปลี่ยนที่ง่ายขึ้นและส่งผลกระทบต่อความสามารถในการทำซ้ำ PCR น้อยที่สุด

เครื่องหมุนเวียนความร้อนควรออกแบบให้มีขั้นตอนเวลาหลังจากตัวอย่างถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้เท่านั้นด้วยวิธีนี้ เวลาที่ตัวอย่างถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่ตั้งไว้จะถูกรักษาไว้อย่างแม่นยำมากขึ้นด้วยเงื่อนไขรอบที่สอดคล้องกันซึ่งจำเป็นในขั้นตอนการปฏิบัติงาน

วงจรความร้อนมักใช้อัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าตัวอย่างสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ได้อย่างรวดเร็วตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ล่วงหน้าขึ้นอยู่กับปริมาตรของระบบปฏิกิริยาและความหนาของพลาสติก PCR ที่ใช้ อัลกอริทึมสามารถทำนายอุณหภูมิของตัวอย่างและเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ตั้งไว้อาศัยอัลกอริธึมเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการทำความร้อนหรือทำความเย็นของวงจรความร้อน โดยปกติอุณหภูมิของบล็อกจะเกินค่าที่ตั้งไว้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าบล็อกระบายความร้อนเกินหรือต่ำกว่าการตั้งค่าดังกล่าวทำให้มั่นใจได้ว่าตัวอย่างถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้โดยเร็วที่สุดโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดเกินหรือน้อยเกินไป

ปริมาณงานทดลอง

ปัจจัยที่สามารถเพิ่มปริมาณงานของวงจรความร้อน ได้แก่ อัตราการลาด การกำหนดค่าบล็อกระบายความร้อน และการรวมแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติ

อัตราการทำความร้อนและความเย็นของวงจรความร้อนแสดงถึงความเร็วที่ถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ยิ่งอุณหภูมิเพิ่มขึ้นและลดลงเร็วเท่าไร PCR ก็จะทำงานเร็วขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าสามารถทำการทดลองได้มากขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดนอกจากนี้ยังสามารถเร่งการทดลองโดยใช้ DNA polymerases ที่เร็วขึ้น

การออกแบบโมดูลหมุนเวียนความร้อนก็มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการทดลอง PCRตัวอย่างเช่น โมดูลที่เปลี่ยนได้ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในจำนวนตัวอย่างต่อการทดสอบนอกจากนี้ โมดูลทำความร้อนที่มีโมดูลที่ควบคุมแยกกันได้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรันโปรแกรม PCR ต่างๆ พร้อมกันบนวงจรความร้อนเครื่องเดียว

สำหรับ PCR ปริมาณงานสูงแบบอัตโนมัติ ซอฟต์แวร์ที่ควบคุมระบบการจัดการปิเปตควรสามารถตั้งโปรแกรมได้และเข้ากันได้ระบบอัตโนมัติเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำปฏิกิริยา PCR ความเร็วสูง เนื่องจากสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยมีการแทรกแซงจากมนุษย์เพียงเล็กน้อย จึงลดเวลาที่จำเป็นสำหรับการตั้งค่าการทดลองด้วยตนเองและเพิ่มจำนวนปฏิกิริยาในช่วงเวลาที่กำหนด

ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และการประกันคุณภาพของ Thermal Cycler

นอกเหนือจากประสิทธิภาพและความสามารถในการรับส่งข้อมูลแล้ว เครื่อง PCR ยังควรทนทานต่อการใช้งานซ้ำๆ ความเครียดจากสิ่งแวดล้อม และสภาวะในการขนส่งอีกด้วยผู้ผลิตบางรายอาจรายงานว่าเครื่องมือทำการทดสอบความน่าเชื่อถือและความทนทานอย่างไรการตรวจจับเครื่องมือ PCR ที่สอดคล้องกันประกอบด้วย:

ความน่าเชื่อถือ: แท่นเจาะเชิงกลใช้สำหรับทำการทดสอบซ้ำๆ กับส่วนประกอบเครื่องมือที่ใช้บ่อย เช่น ฝาปิดระบายความร้อน แผงควบคุม/หน้าจอสัมผัส และโมดูลหมุนเวียนอุณหภูมิ

ความดันบรรยากาศ: ห้องสิ่งแวดล้อมสามารถใช้จำลองสภาวะต่างๆ ของการทดลองตามปกติ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น

การทดสอบการขนส่ง: การทดสอบการกระแทกและการสั่นสะเทือนอย่างเข้มข้นสามารถทำได้ตามมาตรฐานสมาคมการขนส่งระหว่างประเทศเพื่อความปลอดภัย เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องมือสามารถมาถึงในสภาพการใช้งานที่ไม่เสียหาย

การรับประกันและบริการบำรุงรักษาเครื่อง PCR

แม้จะมีการทดสอบความน่าเชื่อถือและความทนทานอย่างเข้มงวด แต่วงจรความร้อนก็มีปัญหาทางเทคนิคตลอดอายุการใช้งานของเครื่องมืออย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เพื่อความสบายใจ ควรพิจารณาการรับประกัน บริการ และการบำรุงรักษาของผู้ผลิตเมื่อซื้อเครื่องมือ

ความยืดหยุ่นของบริการ เช่น การบำรุงรักษานอกสถานที่/ส่งกลับโรงงาน บริการตรวจสอบระยะไกล และเครื่องมือทดแทนในกระบวนการบำรุงรักษา เป็นต้น เพื่อลดผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน

ระยะเวลาการรับประกัน เวลาตอบสนองของบริการ การเข้าถึงการสนับสนุนทางเทคนิค และทักษะของเจ้าหน้าที่สนับสนุนมืออาชีพ

ความเป็นไปได้ในการติดตั้งเครื่องมือ การใช้งาน ความร่วมมือ และการตรวจสอบเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของห้องปฏิบัติการและข้อบังคับที่เกี่ยวข้องมีบริการบำรุงรักษา เช่น การตรวจสอบอุณหภูมิ การทดสอบ และการสอบเทียบเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมือทำงานได้อย่างถูกต้องด้วยพารามิเตอร์ที่สอดคล้องกัน

สินค้าที่เกี่ยวข้อง: