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Machine PCR | Comprenez-vous vraiment ?

Technologie PCR lauréate du prix Nobel

En 1993, le scientifique américain Mulis a reçu le prix Nobel de chimie et sa réalisation a été l'invention de la technologie PCR.La magie de la technologie PCR réside dans les caractéristiques suivantes : premièrement, la quantité d'ADN à amplifier est extrêmement faible, et théoriquement une molécule peut être utilisée pour l'amplification ;deuxièmement, l'efficacité d'amplification est élevée et la quantité de gène cible est exponentielle.Amplification, plus de 10 millions de fois en quelques heures.Aujourd'hui, l'instrument PCR est largement utilisé dans la recherche en sciences de la vie et dans de nombreux autres aspects.

Différents modèles et fabricants de thermocycleurs peuvent présenter des performances et une répétabilité différentes.Ces différences affectent non seulement l'efficacité de la PCR, mais également l'exactitude et la cohérence des données obtenues.Comprendre les caractéristiques de la machine PCR peut nous aider à maximiser le succès de nos expériences.

Module de chauffage

La précision de la température du thermocycleur peut être déterminante pour le succès ou l'échec de la PCR.La cohérence de la température d'un puits à l'autre sur le bloc chauffant est également essentielle pour obtenir des résultats de PCR fiables et reproductibles.

Une façon de garantir la précision thermique consiste à tester fréquemment à l'aide de kits de vérification de la température et à recalibrer si nécessaire par un professionnel qualifié.Les tests de vérification de la température sont généralement utilisés pour :

Précision de puits à puits par rapport à la température de consigne en mode isotherme

Précision de puits à puits par rapport à la température de consigne après conversion de température

Précision de la température du couvercle chauffant

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Contrôle de la température de recuit de l'apprêt

Le contrôle de la température par gradient est une fonction de l'instrument de PCR qui facilite l'optimisation de l'annelage des amorces dans la PCR.Le but du réglage du gradient est d'obtenir des températures variables entre les modules, et par une montée et une chute de température ≥ 2 ° C entre chaque colonne, différentes températures peuvent être testées simultanément pour obtenir la température optimale de recuit de l'amorce.Théoriquement, un véritable gradient permet d'obtenir une température linéaire entre les modules.

Cependant, les thermocycleurs à gradient classiques utilisent généralement un seul bloc thermique et contrôlent la température via deux éléments de chauffage et de refroidissement situés aux deux extrémités, ce qui entraîne souvent les limitations suivantes :

Seules deux températures peuvent être réglées : les températures haute et basse pour le recuit d'amorce sont définies aux deux extrémités du module thermique, et un réglage précis des autres températures ne peut pas être obtenu entre les modules.

En raison de l'échange de chaleur entre les différentes colonnes, la température entre les différentes régions du module est plus susceptible de suivre une courbe sigmoïde plutôt qu'un véritable gradient linéaire.

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Température de l'échantillon

La capacité du thermocycleur à contrôler la température de l'échantillon est très importante pour la précision des résultats de la PCR.Les paramètres spécifiques à l'instrument tels que les taux de rampe, les temps de maintien et les algorithmes sont essentiels pour prédire la température de l'échantillon.

La vitesse de chauffage et de refroidissement de la machine PCR signifie que la température change entre les étapes PCR qui se produisent sur une certaine période de temps.Étant donné qu'il faut un certain temps pour que la chaleur soit transférée du module à l'échantillon, la vitesse réelle de chauffage et de refroidissement de l'échantillon sera plus lente.Par conséquent, la définition de la vitesse de changement de température doit être distinguée et comprise.

La vitesse de rampe maximale ou maximale du module représente le changement de température le plus rapide que le module peut atteindre sur une très courte période de temps pendant la rampe.

Le taux de rampe de bloc moyen représente le taux de changement de température sur une plus longue période de temps et fournira une mesure plus représentative de la vitesse de la machine PCR.

La vitesse maximale de chauffage et de refroidissement de l'échantillon et la vitesse moyenne de chauffage et de refroidissement de l'échantillon reflètent la température réelle obtenue par l'échantillon.Le taux de chauffage et de refroidissement de l'échantillon fournira une comparaison plus précise des performances de la machine PCR et de son impact potentiel sur les résultats PCR.

Lors du remplacement d'un cycleur, il est recommandé d'utiliser un instrument avec un programme de vitesse de rampe qui simule le mode précédent pour un remplacement plus facile et un impact minimal sur la répétabilité de la PCR.

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Le thermocycleur doit être conçu pour chronométrer les étapes uniquement après que l'échantillon ait atteint la température définie.De cette manière, le temps pendant lequel l'échantillon est maintenu à la température définie sera maintenu avec plus de précision avec les conditions de cycle correspondantes requises dans la procédure de fonctionnement.

Les thermocycleurs utilisent souvent des algorithmes mathématiques complexes pour s'assurer que les échantillons peuvent atteindre rapidement une température définie selon un programme prédéfini.En fonction du volume du système de réaction et de l'épaisseur des plastiques PCR utilisés, l'algorithme peut prédire la température de l'échantillon et le temps qu'il faudra pour atteindre la température de consigne.En s'appuyant sur ces algorithmes, pendant le processus de chauffage ou de refroidissement du thermocycleur, la température du bloc dépassera généralement la valeur définie via un processus appelé dépassement ou sous-dépassement du bloc thermique.Une telle configuration garantit que l'échantillon atteint la température définie aussi rapidement que possible sans se dépasser ou se sous-évaluer.

Débit expérimental

Les facteurs qui peuvent augmenter le débit d'un thermocycleur comprennent les taux de rampe, les configurations de bloc thermique et l'intégration de plates-formes d'automatisation.

La vitesse de chauffage et de refroidissement du thermocycleur représente la vitesse à laquelle il atteint la température de consigne.Plus la montée et la chute de la température sont rapides, plus la PCR s'exécutera rapidement, ce qui signifie que davantage d'expériences peuvent être réalisées dans un laps de temps donné.De plus, les expériences peuvent être accélérées en utilisant des ADN polymérases plus rapides.

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La conception du module thermocycleur est également cruciale pour les expériences de PCR.Par exemple, les modules remplaçables permettent une flexibilité dans le nombre d'échantillons par analyse.De plus, les modules de chauffage avec des modules contrôlables individuellement sont idéaux pour exécuter simultanément différents programmes PCR sur un thermocycleur.

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Pour la PCR automatisée à haut débit, le logiciel qui contrôle le système de manipulation de pipetage doit être programmable et compatible.Les systèmes automatisés sont idéaux pour effectuer des réactions PCR à haut débit car ils peuvent être exécutés en continu avec peu d'intervention humaine, minimisant ainsi le temps requis pour la configuration expérimentale manuelle et augmentant le nombre de réactions dans une période de temps donnée.

Fiabilité, durabilité et assurance qualité des thermocycleurs

En plus des performances et des capacités de débit, la machine PCR doit également être capable de résister à certaines utilisations répétées, à des contraintes environnementales et à des conditions d'expédition.Certains fabricants peuvent indiquer comment l'instrument effectue les tests de fiabilité et de durabilité.La détection de l'instrument PCR correspondant comprend :

Fiabilité : des plates-formes mécaniques sont utilisées pour effectuer des tests répétés sur des composants d'instruments fréquemment utilisés, tels que des couvercles thermiques, des panneaux de commande/écrans tactiles et des modules de cyclage de température.

Pression ambiante : les chambres environnementales peuvent être utilisées pour simuler différentes conditions d'expériences de routine, telles que la température, l'humidité.

Tests d'expédition : des tests de choc et de vibration intenses peuvent être effectués conformément aux normes de l'International Safety Shipping Association pour s'assurer que l'instrument peut arriver dans des conditions de fonctionnement intactes.

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Garantie et service pour l'entretien de la machine PCR

Malgré des tests rigoureux de fiabilité et de durabilité, les thermocycleurs rencontrent inévitablement des problèmes techniques tout au long de la durée de vie de l'instrument.Pour votre tranquillité d'esprit, la garantie, le service et l'entretien du fabricant doivent être pris en compte lors de l'achat d'un instrument.

La flexibilité des services tels que la maintenance sur site/retour à l'usine, les services de surveillance à distance et les instruments de remplacement dans le processus de maintenance, etc., pour réduire l'impact sur l'efficacité du travail.

La durée de la période de garantie, le délai d'exécution du service, l'accessibilité du support technique et les compétences du personnel de support professionnel.

Faisabilité de l'installation, du fonctionnement, de la coopération et de la vérification de l'instrument pour répondre aux exigences du laboratoire et aux exigences réglementaires connexes.Des services de maintenance tels que la vérification de la température, les tests et l'étalonnage sont disponibles pour garantir que l'instrument fonctionne correctement avec les paramètres correspondants.

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Heure de publication : 18 octobre 2022