Термоциклер
Лабораторное оборудование для циклирования температуры

Термоциклер (также известный как термоциклер , ПЦР - машина или ДНК-усилитель ) — это лабораторный аппарат, который чаще всего используется для амплификации сегментов ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). [1] Термоциклеры также могут использоваться в лабораториях для облегчения других температурно-чувствительных реакций, включая расщепление рестриктазами или быструю диагностику. [2] Устройство имеет тепловой блок с отверстиями, в которые можно вставлять трубки с реакционными смесями. Затем циклер повышает и понижает температуру блока дискретными, заранее запрограммированными шагами.

История

Baby Blue, прототип автоматического термоциклера, построенный около 1986 года
Очень ранняя машина ПЦР, которая вместо циклического переключения на разные температуры использует три разные водяные бани с постоянной температурой, между которыми образцы перемещаются с помощью роботизированной руки.

Самые ранние термоциклеры были разработаны для использования с фрагментом Кленова ДНК -полимеразы I. Поскольку этот фермент разрушается на каждом этапе нагревания процесса амплификации, новый фермент приходилось добавлять каждый цикл. Это привело к появлению громоздкой машины на основе автоматизированного пипеттора с открытыми реакционными трубками. Позже процесс ПЦР был адаптирован для использования термостабильной ДНК-полимеразы из Thermus aquaticus , что значительно упростило конструкцию термоциклера. В то время как в некоторых старых машинах блок погружается в масляную ванну для контроля температуры, в современных машинах ПЦР обычно используется элемент Пельтье . Качественные термоциклеры часто содержат серебряные блоки для достижения быстрых изменений температуры и равномерной температуры по всему блоку. Другие циклеры имеют несколько блоков с высокой теплоемкостью, каждый из которых поддерживается при постоянной температуре, а реакционные трубки перемещаются между ними с помощью автоматизированного процесса. Были созданы миниатюрные термоциклеры, в которых реакционная смесь перемещается по каналу через горячие и холодные зоны на микрофлюидном чипе. Термоциклеры, предназначенные для количественной ПЦР, оснащены оптическими системами, которые позволяют контролировать флуоресценцию во время цикла реакции.

Современные инновации

Современные термоциклеры оснащены подогреваемой крышкой, которая прижимается к крышкам реакционных пробирок. Это предотвращает конденсацию воды из реакционных смесей на внутренней стороне крышек. Традиционно для этой цели использовался слой минерального масла . Некоторые термоциклеры оснащены полностью регулируемой подогреваемой крышкой, что позволяет использовать нестандартные или разнообразные типы пластиковой посуды для ПЦР. [3]

Некоторые термоциклеры оснащены несколькими блоками, что позволяет проводить несколько различных ПЦР одновременно. Некоторые модели также имеют функцию градиента , позволяющую использовать разные температуры в разных частях блока. Это особенно полезно при тестировании подходящих температур отжига для праймеров ПЦР .

На видео показана работа трех имеющихся в продаже термоциклеров. Первый использует элемент Пельтье, а один из доступных продуктов — Eppendorf Mastercycler® X50s [4] . Это наиболее широко используемые термоциклеры на рынке. Второй использует резистивный нагреватель. Эту технологию использует miniPCR mini 16x QP-1000-16 [5] . Третий использует резистивный нагревательный элемент и не имеет блока, в котором хранятся образцы. В отличие от других технологий, образцы помещаются в ротор — EP EP2687294A1, Quintel, «Ротор для термоциклера и термоциклер», опубликовано 22.01.2022 . Эту технологию использует  Rotor-Gene Q MDx 5plex HRM (CA) [6] .


на основе ПельтьеРезистивный нагревательный элементВоздушная камера
Коммерчески доступные машиныEppendorff Mastercycler X50s [7]миниПЦР мини 16x QP-1000-16 [8]Rotor-Gene Q MDx 5plex HRM (CA) [9]
Термические элементыЭлемент ПельтьеРезистивный нагревРезистивный нагрев
Подогреватель крышкиданетнет
Скорость нагрева<10 °C/сек<4 °C/сек>15 °C/сек
Скорость охлаждения<5 °C/сек<2,5 °C/сек>20 °C/сек
Градиент температурыданетнет
Равномерность температуры0,15 °С0,5 °С0,02 °С
Потребляемая мощность<850 Вт<72 Вт<520 Вт

Ссылки

  1. ^ Weier, HU; Gray, JW (июль–август 1988 г.). «Программируемая система для выполнения полимеразной цепной реакции». DNA (Mary Ann Liebert, Inc.) . 7 (6): 441– 7. PMID  3203600.
  2. ^ Хиггинс, Джеймс А.; Насарабади, Шанаваз; Карнс, Джеффри С.; Шелтон, Дэниел Р.; Купер, Мэри; Гбакима, Айа; Купман, Рональд П. (1 августа 2003 г.). «Ручной термоциклер в реальном времени для обнаружения бактериальных патогенов». Биосенсоры и биоэлектроника . 18 (9): 1115– 1123. doi :10.1016/S0956-5663(02)00252-X.
  3. ^ "Самый "продвинутый" термоциклер на сегодняшний день - Получите информацию". Получите информацию . 2014-09-29 . Получено 2017-05-31 .
  4. ^ "Mastercycler® X50 - ПЦР-термоциклер". www.eppendorf.com . Получено 2024-11-27 .
  5. ^ "Проверка бота". www.minipcr.com . Получено 2024-11-27 .
  6. ^ "Rotor-Gene Q MDx 5plex HRM (CA)". www.qiagen.com . Получено 2024-11-27 .
  7. ^ "Mastercycler® X50 - ПЦР-термоциклер". www.eppendorf.com . Получено 2024-11-27 .
  8. ^ "Проверка бота". www.minipcr.com . Получено 2024-11-27 .
  9. ^ "Rotor-Gene Q MDx 5plex HRM (CA)". www.qiagen.com . Получено 2024-11-27 .
  • OpenPCR — термоциклер ПЦР с открытым исходным кодом
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermal_cycler&oldid=1261343833"