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如何控制好數(shù)字PCR儀的溫度問題?看完你就知道了

更新時間:2025-01-10瀏覽:1987次
  對普通PCR儀來說,溫度控制指標(biāo)主要是指溫度的準(zhǔn)確性、均勻性、以及升降溫速度,對數(shù)字PCR儀來說,除了溫度的準(zhǔn)確性和均勻性、升降溫速度以外,還必須考慮儀器在梯度模式和標(biāo)準(zhǔn)模式下是否具有同樣的溫度特性。
  溫度的準(zhǔn)確性是指樣品孔溫度與設(shè)定溫度的一致性,它直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。如果排除樣品加入過程中的問題,對于PCR反應(yīng)而言較重要的莫過于溫度控制的準(zhǔn)確性,由于PCR是一個幾何級數(shù)擴(kuò)增的過程,擴(kuò)增過程中退火溫度的細(xì)微變化會被放大而直接影響結(jié)果,不論是變性、退火還是延伸都需要準(zhǔn)確控制溫度,對退火溫度而言溫控顯的尤為重要,有時1度甚至0.5度的差異也能決定實(shí)驗(yàn)的成功與失敗,所謂差之毫厘,謬之千里。因而對PCR擴(kuò)增儀而言溫度控制就意味著質(zhì)量。
  溫度的均勻性是指樣品孔間的溫度差異,它關(guān)系到在不同樣品孔進(jìn)行反應(yīng)結(jié)果的一致性。我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有時用同樣的樣品,同樣的PCR反應(yīng)程序,結(jié)果竟然差異非常明顯,或許就是因?yàn)椴煌恢玫臏囟炔痪恍运?。一些使用過早期PCR儀,腦子格外靈光的研究人員偏愛使用PCR儀中間某幾個固定的孔,就是因?yàn)檫^往反復(fù)的教訓(xùn)和認(rèn)真的思索得出了這樣的結(jié)論,數(shù)字PCR儀的溫度均勻性不好,特別是外周的樣品孔情況更差,很有可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果——即“位置的邊緣效應(yīng)”會影響結(jié)果的可重復(fù)性。
  溫度控制除了均勻性,還有一個廠家喜歡大力宣傳的指標(biāo)——升降溫的速度。更快的升降溫速度,可以縮短反應(yīng)進(jìn)行的時間,而且縮短了可能的非特異性結(jié)合、反應(yīng)的時間,能提高PCR反應(yīng)煌特異性。因此從本質(zhì)而言溫控方式就從以前相對穩(wěn)定耐用的機(jī)械式轉(zhuǎn)向了升降溫更快速的半導(dǎo)體。除了機(jī)械本身的原因,影響升降溫速度的還有制作承托樣品管的基座模塊的材料的導(dǎo)熱性。
  作為用戶來說,當(dāng)然更愿意選擇升降溫速度快的,這就像汽車上好看的表面配置一樣容易看到,而內(nèi)在的穩(wěn)定性和耐用性往往是看不到的而容易被忽略。必須注意到,儀器的升降溫速度和樣品管中的樣品的升降溫速度并非同一回事,因?yàn)闃悠饭芘c基座接觸的緊密性、導(dǎo)熱性、鄰近樣品管的相互影響都會影響樣品的實(shí)際升降溫速度。
 

  現(xiàn)在的PCR儀一般具有兩種溫控模式,即模塊溫控模式和反應(yīng)管溫控模式)。在模塊溫控模式下,機(jī)器根據(jù)探se器直接探se的溫控模塊(即承載樣品的金屬臺)的溫度進(jìn)行控制,這種模式適用于長時間的靜態(tài)孵育(如連接、酶切、去磷酸化等)。反應(yīng)管溫控模式實(shí)際上是一種模擬試管/PCR板的溫控模式,根據(jù)探se器所探測到的溫控模塊的溫度由計算機(jī)計算出管內(nèi)/PCR板孔內(nèi)樣品液的溫度來進(jìn)行控制。一般說來,試管溫控更為準(zhǔn)確,因?yàn)楣軆?nèi)樣品的溫度無法與溫控模塊同時達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。特別是PCR反應(yīng)中的孵育過程一般都很短暫(30秒或更短),如果采用只有模塊溫控模式的話,反應(yīng)混合物孵育的時間與程序設(shè)定的時間會有相當(dāng)大的差距。而反應(yīng)管控制的算法能自動補(bǔ)償時間,而且適合各種類型的反應(yīng)管,確保反應(yīng)混俁物按照程序設(shè)定的時間維持預(yù)設(shè)溫度。
  有的數(shù)字PCR儀廠家推出了另一種溫控方式;熱敏電極溫控模式。該方法將一個熱敏電極插入一個專門的測量管中(管中裝有礦物油),反應(yīng)進(jìn)行時,將該測量管插入溫控模塊的樣品進(jìn)行檢測。他們認(rèn)為通過此途徑可以監(jiān)測反應(yīng)管內(nèi)樣品的實(shí)際溫度,但這種方法未免有些華而不實(shí):(1)測量管中礦物油的溫度變化與實(shí)際反應(yīng)樣品的溫度變化未必一致;(2)因?yàn)闇y量管必須占用一個樣品孔,所以使用該溫控方式時就無法使用96孔PCR板作實(shí)驗(yàn)。

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