PCR 기계|정말 이해합니까?

노벨상 수상 PCR 기술

1993년 미국의 과학자 Mulis는 노벨 화학상을 받았고 그의 업적은 PCR 기술의 발명이었습니다.PCR 기술의 마법은 다음과 같은 특성에 있습니다. 첫째, 증폭할 DNA의 양이 극히 적고 이론적으로 증폭에 하나의 분자를 사용할 수 있습니다.둘째, 증폭 효율이 높고 표적 유전자의 양이 기하급수적입니다.증폭, 몇 시간 만에 천만 번 이상.이제 PCR 장비는 생명 과학 연구 및 기타 여러 측면에서 널리 사용되었습니다.

열 순환기의 다른 모델과 제조업체는 다른 성능과 반복성을 나타낼 수 있습니다.이러한 차이는 PCR 효율뿐만 아니라 얻은 데이터의 정확성과 일관성에도 영향을 미칩니다.PCR 기계 기능을 이해하면 실험의 성공을 극대화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

가열 모듈

Thermal Cycler의 온도 정확도는 PCR의 성패를 좌우할 수 있습니다.가열 블록의 웰 간 온도 일관성도 신뢰할 수 있고 재현 가능한 PCR 결과를 얻는 데 중요합니다.

열 정확도를 보장하는 한 가지 방법은 온도 검증 키트를 사용하여 자주 테스트하고 숙련된 전문가가 필요에 따라 재보정하는 것입니다.온도 확인 테스트는 일반적으로 다음과 같은 용도로 사용됩니다.

등온 모드에서 설정 온도에 대한 웰 간 정확도

온도 변환 후 설정 온도에 대한 웰 간 정확도

히트 리드 온도 정확도

프라이머 어닐링 온도 제어

구배 온도 제어는 PCR에서 프라이머 어닐링의 최적화를 용이하게 하는 PCR 장비의 기능입니다.기울기 설정의 목적은 모듈 간에 다양한 온도를 달성하는 것이며, 각 컬럼 사이의 ≥2°C 온도 상승 및 하강으로 서로 다른 온도를 동시에 테스트하여 최적의 프라이머 어닐링 온도를 얻을 수 있습니다.이론적으로 실제 그래디언트는 모듈 간에 선형 온도를 달성합니다.

그러나 기존의 그래디언트 열 순환기는 일반적으로 단일 열 블록을 사용하고 양쪽 끝에 위치한 두 개의 가열 및 냉각 요소를 통해 온도를 제어하므로 종종 다음과 같은 제한이 있습니다.

두 가지 온도만 설정할 수 있습니다. 프라이머 어닐링을 위한 고온 및 저온은 Thermal 모듈의 양쪽 끝에서 설정되며 모듈 사이에서 다른 온도의 정확한 설정은 달성할 수 없습니다.

서로 다른 열 사이의 열 교환으로 인해 모듈의 서로 다른 영역 사이의 온도는 진정한 선형 기울기보다는 S자형 곡선을 따를 가능성이 더 큽니다.

샘플 온도

샘플 온도를 제어하는 ​​Thermal Cycler의 기능은 PCR 결과의 정확성에 매우 중요합니다.램프 속도, 유지 시간 및 알고리즘과 같은 기기별 매개변수는 샘플 온도를 예측하는 데 중요합니다.

PCR 기계의 가열 및 냉각 속도는 일정 시간 동안 발생하는 PCR 단계 사이의 온도 변화를 의미합니다.열이 모듈에서 샘플로 전달되는 데 일정 시간이 걸리므로 샘플의 실제 가열 및 냉각 속도는 느려집니다.따라서 온도 변화 속도의 정의를 구분하고 이해해야 합니다.

최대 또는 최고 모듈 램프 속도는 모듈이 램프 동안 매우 짧은 시간 동안 달성할 수 있는 가장 빠른 온도 변화를 나타냅니다.

평균 블록 램프 속도는 장기간에 걸친 온도 변화 속도를 나타내며 PCR 기계 속도의 보다 대표적인 척도를 제공합니다.

최대 샘플 가열 및 냉각 속도와 평균 샘플 가열 및 냉각 속도는 샘플에서 얻은 실제 온도를 반영합니다.샘플 가열 및 냉각 속도는 PCR 기계의 성능과 PCR 결과에 대한 잠재적인 영향을 보다 정확하게 비교합니다.

사이클러 교체를 수행할 때 교체를 쉽게 하고 PCR 반복성에 미치는 영향을 최소화하기 위해 이전 모드를 시뮬레이션하는 램프 속도 프로그램이 있는 기기를 사용하는 것이 좋습니다.

열 순환기는 샘플이 설정 온도에 도달한 후에만 시간 단계로 설계되어야 합니다.이러한 방식으로 샘플이 설정 온도로 유지되는 시간은 작동 절차에서 요구되는 해당 사이클 조건으로 보다 정확하게 유지됩니다.

열 순환기는 종종 복잡한 수학적 알고리즘을 사용하여 샘플이 미리 설정된 프로그램에 따라 설정 온도에 빠르게 도달할 수 있도록 합니다.반응 시스템의 부피와 사용된 PCR 플라스틱의 두께에 따라 알고리즘은 샘플의 온도와 설정 온도에 도달하는 데 걸리는 시간을 예측할 수 있습니다.이러한 알고리즘에 따라 열 순환기의 가열 또는 냉각 프로세스 중에 블록 온도는 일반적으로 열 블록 오버슈트 또는 언더슈트라는 프로세스를 통해 설정 값을 초과합니다.이러한 설정은 샘플이 오버슈팅 또는 언더슈팅 없이 가능한 한 빨리 설정 온도에 도달하도록 합니다.

실험 처리량

열 순환기의 처리량을 증가시킬 수 있는 요소에는 램프 속도, 열 블록 구성 및 자동화 플랫폼 통합이 포함됩니다.

Thermal Cycler의 가열 및 냉각 속도는 설정 온도에 도달하는 속도를 나타냅니다.온도 상승 및 하강이 빠를수록 PCR이 더 빨리 실행되므로 주어진 시간 내에 더 많은 실험을 완료할 수 있습니다.또한 더 빠른 DNA 중합효소를 사용하여 실험을 가속화할 수 있습니다.

Thermal Cycler 모듈의 설계는 PCR 실험에도 중요합니다.예를 들어, 교체 가능한 모듈을 통해 실행당 샘플 수를 유연하게 조정할 수 있습니다.또한 개별적으로 제어할 수 있는 모듈이 있는 가열 모듈은 하나의 열 순환기에서 여러 PCR 프로그램을 동시에 실행하는 데 이상적입니다.

자동화된 고처리량 PCR의 경우 피펫팅 처리 시스템을 제어하는 ​​소프트웨어는 프로그래밍 가능하고 호환 가능해야 합니다.자동화 시스템은 인간의 개입이 거의 없이 지속적으로 실행될 수 있으므로 수동 실험 설정에 필요한 시간을 최소화하고 주어진 시간 동안 반응 수를 증가시키기 때문에 고처리량 PCR 반응을 수행하는 데 이상적입니다.

Thermal Cycler의 신뢰성, 내구성 및 품질 보증

성능 및 처리 능력 외에도 PCR 기계는 특정 반복 사용, 환경 스트레스 및 배송 조건을 견딜 수 있어야 합니다.일부 제조업체는 기기가 신뢰성 및 내구성 테스트를 수행하는 방법에 대해 보고할 수 있습니다.해당 PCR 기기 감지에는 다음이 포함됩니다.

신뢰성: 열 덮개, 제어 패널/터치스크린 및 온도 순환 모듈과 ​​같이 자주 사용되는 기기 구성 요소에 대해 반복 테스트를 수행하는 데 기계식 장비가 사용됩니다.

주변 압력: 환경 챔버는 온도, 습도와 같은 일상적인 실험의 다양한 조건을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다.

운송 테스트: 기기가 손상되지 않은 작동 상태로 도착할 수 있도록 국제 안전 운송 협회(International Safety Shipping Association) 표준에 따라 강도 높은 충격 및 진동 테스트를 수행할 수 있습니다.

PCR 장비 유지보수에 대한 보증 및 서비스

엄격한 신뢰성 및 내구성 테스트에도 불구하고 열 순환기는 기기 수명 동안 불가피하게 기술적 문제를 겪습니다.안심할 수 있도록 기기를 구매할 때 제조업체의 보증, 서비스 및 유지보수를 고려해야 합니다.

현장/공장 반환 유지 보수, 원격 모니터링 서비스, 유지 보수 과정에서 장비 교체 등과 같은 서비스의 유연성으로 작업 효율성에 미치는 영향을 줄입니다.

보증 기간, 서비스 소요 시간, 기술 지원 접근성, 전문 지원 인력의 기술.

실험실 및 관련 규정 요구 사항을 충족하기 위한 기기 설치, 작동, 협력 및 검증의 타당성.기기가 해당 매개변수로 제대로 작동하는지 확인하기 위해 온도 확인, 테스트 및 교정과 같은 유지보수 서비스를 이용할 수 있습니다.

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