Amplificator

Un amplificator ( ciclator termic , mașină PCR ) este un dispozitiv care asigură răcirea și încălzirea periodică a eprubetelor, de obicei cu o precizie de cel puțin 0,1 °C. Amplificatorul este utilizat în biologia moleculară pentru a amplifica ADN-ul prin reacția în lanț a polimerazei . Cicloarele moderne vă permit să setați numărul necesar de cicluri și să alegeți parametrii optimi de timp și temperatură pentru fiecare procedură de ciclu.

Principiul de bază

Amplificatorul ADN (termociclor) este un termostat programabil cu posibilitatea de repetare ciclică a programului. Cele mai importante caracteristici ale ciclorului sunt viteza de schimbare liniară și precizia menținerii temperaturii, cu cât acestea sunt mai mari, cu atât viteza și calitatea PCR sunt mai mari. Cele mai bune modele moderne oferă viteza de încălzire/răcire și precizie de control al temperaturii de până la 8 °C/s, respectiv 0,1 °C.

Dispozitiv dispozitiv

Elementele principale ale amplificatorului ADN sunt termoblocul și sistemele de termostatare și control.

Termobloc

Termoblocul este utilizat pentru fixarea vaselor de reacție și asigurarea transferului de căldură. Tuburile de testare într-o formă sau alta sunt de obicei folosite ca vase de reacție . În practică, tuburile de plastic de unică folosință cu un volum de 0,2 ml sunt utilizate cel mai adesea sub formă de tuburi individuale, benzi de 8 tuburi și plăci cu 96 de godeuri . Sunt utilizate două tipuri de termoblocuri - solide și rotative. Stadiul solid este un bloc realizat dintr-un aliaj cu conductivitate termica ridicata cu degajari pentru vasele de reactie, cel rotativ fixeaza doar eprubetele, controlul temperaturii este aer. Ambele tipuri au avantajele și dezavantajele lor și își ocupă propria nișă de piață, dar dispozitivele cu bloc termic în stare solidă sunt mai frecvente. Principalele cerințe pentru termobloc sunt conductivitatea termică ridicată și uniformitatea temperaturii, ajungând la 0,1 °C la cele mai bune modele.

În modelele moderne, capacul termobloc este echipat cu un încălzitor („capac fierbinte”, Hotlid) pentru a preveni evaporarea amestecului de reacție. Capacul are o fixare mecanică pentru a menține vasele de reacție în contact strâns cu cuptorul și capacul fierbinte, adesea reglabil pentru utilizare cu consumabile de înălțimi diferite. Controlul presiunii reglabil manual sau electromecanic automat. Există două versiuni principale ale capacului termobloc - un termobloc pliabil și retractabil (care amintește de o tavă pentru unitatea CD) cu un capac plasat în interiorul dispozitivului. Modelele mai vechi de cicluri fără „cap fierbinte” necesită aplicarea uleiului mineral peste amestecul de reacție pentru a preveni evaporarea amestecului de reacție.

Sistem de control al temperaturii

Termostatarea în amplificatoarele moderne se realizează folosind elemente Peltier cu un radiator și un ventilator, care oferă cea mai mare rată de schimbare a temperaturii și o dependență mai mică de temperatura camerei, precum și fiabilitate și compactitate datorită simplificării designului. Blocul termic cu elemente Peltle și un radiator este amplasat într-o singură unitate, ventilatorul este cel mai adesea separat pe șasiul dispozitivului și, în același timp, răcește componentele electronice ale dispozitivului. Este adesea posibilă schimbarea blocului termic de către utilizator.

Anterior, au fost utilizate următoarele soluții de proiectare:

• Un set de termoblocuri în stare solidă sau băi de apă cu o temperatură fixă ​​pentru fiecare „raft” de temperatură. Tranziția între „rafturile” de temperatură a fost efectuată prin transferarea vaselor de reacție cu un manipulator mecanic. Complexitate crescută, dimensiuni mari;
• Încălzire rezistivă și răcire cu aer , forțată sau pasivă. Viteza de răcire lentă, incapacitatea de a se răci sub temperatura camerei. Cu răcire pasivă, zgomot complet;
• Încălzire și răcire rezistive cu apă curentă sau refrigerare . Complexitate crescută, volum, imposibilitate de schimbare a blocului termic. Utilizarea unei unități frigorifice asigură o dependență mai mică de temperatura camerei;

Sistem de control

Sistemul de control se bazează pe un microcomputer încorporat și controlează regimul de temperatură conform programului de amplificare. Regimul de temperatură este controlat pe baza citirilor senzorilor de temperatură din termobloc și a unui model matematic care vă permite să atingeți cu precizie temperatura setată, să o stabilizați rapid și să asigurați uniformitatea temperaturii pe întregul termobloc. Interfața cu utilizatorul a instrumentului constă dintr-un afișaj alfanumeric sau grafic și o tastatură. La pornirea programului de amplificare, afișajul arată numele programului, pasul curent, temperatura setată și reală a amestecului de reacție. În cazul utilizării unui afișaj grafic, se produce o afișare mai vizuală a pașilor programului sub forma unei diagrame. Cicloarele moderne de ultimă generație sunt echipate cu ecrane tactile color de înaltă rezoluție cu interfețe similare cu cele ale dispozitivelor mobile și o serie de funcții de service. De obicei, este posibil să vă conectați la un computer extern pentru a controla ciclul de la acesta și pentru a păstra jurnalele de operare. Cicloarele entry-level pot să nu aibă o interfață de utilizator încorporată și pot fi controlate doar de la un computer extern. De asemenea, este adesea posibil să conectați o imprimantă la tipărirea protocoalelor de lucru în conformitate cu cerințele GLP . Multe dispozitive moderne au capacitatea de a folosi o unitate USB pentru a extinde memoria internă și a schimba programe de amplificare. Este recomandată o sursă de alimentare neîntreruptibilă pentru a preveni pierderea probelor în timpul unei căderi de curent .

Îmbunătățiri și caracteristici suplimentare

• Posibilitatea PCR în timp real (Real-Time PCR). Ciclorul este echipat cu un detector de fluorescență care înregistrează semnalul fluorescent din amestecul de reacție pentru a reprezenta grafic acumularea produsului PCR. Detectorul de fluorescență poate fi fie un accesoriu opțional, fie un accesoriu de bază. În dispozitivele cu termobloc în stare solidă, detecția se realizează de sus prin capacul tubului, calitatea poate fi afectată de caracteristicile vaselor de reacție, în amplificatoare cu termobloc rotativ prin fundul tubului, ceea ce este de preferat datorită grosimii minime și transparenței sporite a peretelui tubului. Cicloarele termobloc rotative sunt, în general, disponibile numai în versiuni PCR în timp real;
• Bloc termic înlocuibil. Un singur modul bloc termic, inclusiv blocul termic în sine, elemente Peltier și un radiator, este echipat cu zăvoare cu eliberare rapidă și un conector electric pentru înlocuirea utilizatorului. Capacitatea de a schimba termoblocul de către utilizator face posibilă utilizarea termoblocurilor pentru diferite tipuri de vase de reacție pe un șasiu de bază, inclusiv pentru PCR în timp real. Există module înlocuibile constând din mai multe (2-3) blocuri termice reduse și termocicloare cu posibilitatea de a instala mai multe module de blocuri termice, permițându-vă să rulați simultan mai multe PCR independente pe un ciclor;
• gradient de temperatură. Capacitatea de a seta un gradient de temperatură facilitează căutarea regimului optim de temperatură pentru cea mai eficientă PCR;
• Calculator de regimuri de temperatură pe baza secvenței de nucleotide a primerilor . Ajută la selectarea regimului optim de temperatură;
• Capacitatea de a emula comportamentul dispozitivelor din generațiile anterioare, în primul rând rata de schimbare a temperaturii. Vă permite să evitați adaptarea suplimentară și să creșteți reproductibilitatea atunci când utilizați sisteme de testare optimizate pe ciclurile „lente” ale modelelor anterioare;
• Deschiderea electrificată a capacului termobloc permite utilizarea sistemelor automate de preparare a probelor cu instalare mecanizată și extragerea plăcilor de reacție;
• Controlul vocal reduce nevoia de a atinge dispozitivul cu mănuși, ceea ce reduce riscul de contaminare.