ПГУ-ын машин нь полимеразын гинжин урвалыг хөнгөвчлөхийн тулд тодорхой температурын эргэлтийг ашигладаг лабораторийн төхөөрөмж бөгөөд шинжилгээнд зориулж тодорхой ДНХ эсвэл РНХ-ийн дарааллыг хурдан өсгөх боломжийг олгодог. Орчин үеийн ПГУ-ын машин нь денатураци, анивчих, сунгахад шаардлагатай халаах, хөргөх үе шатуудыг автоматжуулснаар эмнэлзүйн болон судалгааны ажилд шаардлагатай тогтвортой байдал, хурдыг хангадаг.
Эдгээр машинуудын үндсэн технологийг ойлгох нь оношлогооны ажлын урсгалыг оновчтой болгохыг эрэлхийлж буй лабораторийн менежерүүд, судлаачид, эмнэлгийн мэргэжилтнүүдэд маш чухал юм. Peltier халаалтын элементүүдийн нарийн төвөгтэй байдлаас эхлээд бодит цагийн системийн дэвшилтэт оптик хүртэл ДНХ-ийн олшруулалтын цаадах инженерчлэл нь нарийн төвөгтэй бөгөөд сэтгэл татам юм. Энэхүү нийтлэл нь ПГУ-ын технологи, түүний механик бүрэлдэхүүн хэсэг, дэлхийн анагаах ухааны салбарт олон төрлийн хэрэглээг цогцоор нь судлах болно.
Нийтлэлийн бүтцийн тойм
| Хэсэг |
Дүгнэлт |
| ПГУ-ын машин хэрхэн ажилладаг |
ДНХ-ийн экспоненциал өсөлтийг зөвшөөрдөг гурван үе шаттай дулааны мөчлөгийн процессын (денатураци, анивалт, өргөтгөл) тайлбар. |
| ПГУ-ын технологийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд |
Дулааны жигд байдал, нарийвчлалыг хангадаг халаалтын блокууд, Пелтиер элементүүд болон мэдрэгчийн техникийн задаргаа. |
| ПГУ-ын машинуудын төрлүүд ба тэдгээрийн хэрэглээ |
Стандарт дулааны циклер, Бодит цагийн (qPCR) систем, Дижитал ПГУ (dPCR) технологиудын харьцуулалт. |
| Дулааны жигд байдлын ач холбогдол |
Бүх худгийн температурын тогтвортой байдал нь яагаад найдвартай SEO оновчтой лабораторийн үр дүнг гаргахад хамгийн чухал хүчин зүйл болдог талаар дүн шинжилгээ хийх. |
| Орчин үеийн оношлогооны хэрэглээ |
ПГУ-ын технологийг халдварт өвчний шинжилгээ, онкологи, шүүх эмнэлгийн тодорхойлолтод хэрхэн ашигладаг. |
| Засвар үйлчилгээ, оновчтой болгох зөвлөмжүүд |
Урт хугацааны нарийвчлал, гүйцэтгэлийг хангахын тулд ПГУ-ын тоног төхөөрөмжийг тохируулах, засвар үйлчилгээ хийх шилдэг туршлагууд. |
ПГУ-ын машин хэрхэн ажилладаг
ПГУ-ын аппаратын үндсэн үйл ажиллагаа нь ДНХ-ийн денатураци, праймерын задрал, ферментийн өргөтгөлийг хөнгөвчлөхийн тулд гурван ялгаатай температурын бүсийг дамжих замаар зорилтот генетик материалын экспоненциал хуулбарыг бий болгодог.
Үйл явцын гол цөм нь дулааны мөчлөг юм. Эхний үе шат болох денатурацийн үед ПГУ-ын машин урвалын хольцыг ойролцоогоор 94-98 хэм хүртэл халаана. Энэхүү өндөр температур нь ДНХ-ийн давхар мушгиа хоёр хэлхээний хоорондох устөрөгчийн холбоог тасалж, нэг хэлхээтэй ДНХ-ийн хоёр загвар үүсдэг. Энэ үе шатанд нарийвчлал нь маш чухал бөгөөд учир нь хангалтгүй дулаан нь утаснуудыг салгаж чадахгүй, харин хэт халалт нь халуунд тэсвэртэй полимеразын ферментийг гэмтээж болно.
Хоёр дахь үе шат нь температурыг 50-аас 65 хэм хүртэл бууруулдаг. Энэ нь праймер гэж нэрлэгддэг богино ДНХ дарааллыг нэг судалтай ДНХ загварууд дээр нэмэлт дарааллаар нь холбох боломжийг олгодог. Тодорхой температур нь ашигласан праймерын хайлах температураас хамаарна. Өндөр чанартай ПГУ-ын машин нь тодорхой бус холболтоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд энэ тодорхой температурт хурдан хүрч, тогтворжуулах чадвартай байх ёстой бөгөөд энэ нь буруу үр дүн эсвэл өгөгдөлд 'чимээ'-д хүргэж болзошгүй юм.
Эцэст нь сунгах үе шат нь ихэвчлэн Цельсийн 72 хэмд тохиолддог. Энэ нь праймеруудад нуклеотид нэмж шинэ ДНХ хэлхээг нийлэгжүүлэх ДНХ полимеразын (ихэвчлэн Так полимераз) хамгийн оновчтой температур юм. Цикл давтагдах тусам ДНХ-ийн хуулбарын тоо хоёр дахин нэмэгддэг. Энэ технологид шаардагдах санхүүгийн хөрөнгө оруулалтыг илүү сайн ойлгохын тулд та дэлгэрэнгүй мэдээллийг судлах боломжтой ПГУ-ын машин гэж юу вэ, түүний өртөг . Өндөр хүчин чадалтай нэгжүүдэд шаардагдах төсвийг үнэлэхийн тулд
Экспоненциал өсөлтийн механик
1-р мөчлөг: 2 хувь
10-р мөчлөг: 1024 хувь
30-р мөчлөг: 1 тэрбум гаруй хувь
ПГУ-ын технологийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
ПГУ-ын төхөөрөмжийн техникийн сайн чанар нь түүний дотоод техник хангамж, ялангуяа Peltier халаалтын элементүүд, мөнгө эсвэл хөнгөн цагаан дулааны блок, температурын хурдан шилжилтийг удирддаг нарийн хяналтын програм хангамжид тулгуурладаг.
Хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь Peltier элемент бөгөөд температурын градиентийн эсрэг дулааныг төхөөрөмжийн нэг талаас нөгөө тал руу шилжүүлдэг хатуу төлөвт идэвхтэй дулааны насос юм. Энэ нь нэг эх үүсвэрээс халаах, хөргөх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь ПГУ-ын машиныг секундын дотор температурыг өөрчлөх боломжийг олгодог. Эдгээр шилжилтийн хурд нь 'налуу хурд' гэгддэг бөгөөд лабораторийн нийт үр ашиг, нэвтрүүлэх чадварыг шууд тодорхойлдог. Дээд зэрэглэлийн машинууд нь ихэвчлэн дулаан дамжилтыг нэмэгдүүлэхийн тулд алтаар бүрсэн мөнгөн блокуудтай байдаг.
Мэдрэгч ба микропроцессорууд нь төхөөрөмжийн 'тархи'-г бүрдүүлдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь блокийн температурыг бодит цаг хугацаанд хянаж, температурыг хэтрүүлэх эсвэл дутуу тоглуулахаас сэргийлж Пелтиерийн элементүүдийн хүчийг тохируулдаг. Орчин үеийн системүүд нь дээж бүрийг яг ижил дулааны нөхцөлтэй байлгахын тулд блок даяар олон мэдрэгч ашигладаг. Тоног төхөөрөмжөө шинэчлэхийг эрэлхийлж буй байгууллагуудын хувьд найдвартай төхөөрөмжийг сонгох ПГУ-ын машин нийлүүлэгч нь хамгийн сүүлийн үеийн мэдрэгчийн технологи, бат бөх инженерчлэлд нэвтрэх боломжийг олгодог.
Халаасан таг нь бас нэг чухал боловч ихэнхдээ үл тоомсорлодог бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Тагийг нь блокны хамгийн дээд температураас арай өндөр температурт (ихэвчлэн 105 хэм орчим) байлгаснаар машин нь хоолойн таг дээр урвалын хольцыг ууршуулж, конденсацлахаас сэргийлдэг. Энэ нь урвалжуудын концентрацийг 30-40 мөчлөгт тогтмол байлгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь урвалын химийн тэнцвэрт байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Техник хангамжийн үндсэн шинж чанарууд
Дулааны блок: Ихэвчлэн 96 эсвэл 384 худагтай.
Налуу хурд: Температурын өөрчлөлтийн хурд (°С/с-ээр хэмжигдэнэ).
Нарийвчлал: Блокны температур тогтоосон цэгт хэр ойрхон байна.
Нэгдмэл байдал: Бүх худгийн температурын тогтвортой байдал.
ПГУ-ын машинуудын төрлүүд ба тэдгээрийн хэрэглээ
Орчин үеийн молекул биологи нь ПГУ-ын гурван үндсэн ангиллыг ашигладаг: Градиент ПГУ-ыг оновчтой болгох, бодит цагийн ПГУ (qPCR) нь тоон үзүүлэлтийг тодорхойлох, Дижитал ПГУ-ыг туйлын нарийвчлалтайгаар ховор аллелийг илрүүлэхэд ашигладаг.
Стандарт дулааны дугуйнууд нь суурь судалгаа, боловсролд ашиглагддаг хамгийн түгээмэл төрөл юм. Эдгээр машинууд нь 'төгсгөлийн цэг' ПГУ-д зориулагдсан бөгөөд мөчлөг дууссаны дараа үр дүнг ихэвчлэн гель электрофорезоор шинжилдэг. Үүний нэг хувилбар нь Градиент ПГУ-ын машин бөгөөд энэ нь хэрэглэгчдэд нэг гүйлтийн явцад блок даяар өөр өөр температурыг тохируулах боломжийг олгодог. Энэ нь шинэ праймерын хамгийн оновчтой температурыг тодорхойлоход маш их хэрэгтэй бөгөөд туршилт, алдааны туршилтын цагийг хэмнэдэг.
Бодит цагийн ПГУ (qPCR) машинууд нь технологийн томоохон үсрэлт юм. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь олшруулах явцад ДНХ-ийн дээжийн флюресценцийг хянах нэгдсэн оптик систем (лазер эсвэл LED ба детектор) агуулдаг. Энэ нь 'тоон' шинжилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд судлаачид анхны дээжинд тодорхой ДНХ-ийн дараалал хэр их байсныг тодорхойлох боломжтой. Энэ технологи нь вирусын ачааллын шинжилгээ, генийн экспрессийн судалгааны алтан стандарт юм. -ийг ойлгох ПГУ-ын нэгжийн үнэ болон техникийн үзүүлэлтүүд чухал юм. Стандарт циклер болон дэвшилтэт qPCR системийн хооронд сонголт хийхдээ
Дижитал ПГУ (dPCR) нь стандарт муруй шаардлагагүйгээр үнэмлэхүй хэмжигдэхүүнийг санал болгодог хамгийн сүүлийн үеийн хувьсал юм. Дээжийг мянга мянган жижиг дусал болгон хуваадаг ба ПГУ-ын урвал тус бүрт тохиолддог. Энэхүү төхөөрөмж нь 'эерэг' ба 'сөрөг' дуслын тоог тоолсноор ДНХ-ийн молекулыг өндөр нарийвчлалтай тоолох боломжийг олгодог. Энэ нь шингэн биопси эсвэл зорилтот ДНХ нь маш бага концентрацитай хүрээлэн буй орчны дээжийн ховор мутацийг илрүүлэхэд онцгой ач холбогдолтой юм.
ПГУ-ын технологийн харьцуулалт
| Онцлог |
Стандарт ПГУ |
Бодит цагийн ПГУ (qPCR) |
Дижитал ПГУ (dPCR) |
| Илрүүлэх |
Төгсгөлийн цэг |
Бодит цагийн |
Төгсгөлийн цэг (Үнэмлэхүй) |
| Тоо хэмжээ |
Чанартай |
Харьцангуй/Тоо хэмжээ |
Үнэмлэхүй |
| Мэдрэмж |
Дунд зэрэг |
Өндөр |
Хэт өндөр |
| Нарийн төвөгтэй байдал |
Бага |
Дунд зэрэг |
Өндөр |
Дулааны жигд байдлын ач холбогдол
Дулааны жигд байдал нь ПГУ-ын блокийн бүх цооногуудын температурын тогтвортой байдлыг илэрхийлдэг бөгөөд 96 цооногийн хавтан дахь дээж бүр ижил хурдаар олширч, дахин давтагдах үр дүнг өгдөг чухал хүчин зүйл юм.
Хэрэв дулааны блокийн нэг булан нь төвөөсөө 0.5 градусаар илүү хүйтэн байвал тэдгээр цооног дахь ДНХ бүрэн денатурат болохгүй, эсвэл праймерууд нь өвөрмөц бус холбогддог. Энэ нь бүхэл бүтэн туршилтыг сүйрүүлэх, эсвэл эмнэлзүйн оношлогооны орчинд хуурамч сөрөг үр дагаварт хүргэж болзошгүй 'сайн өөрчлөлтөд' хүргэдэг. Өндөр чанартай ПГУ-ын машины загвар үйлдвэрлэгчид эдгээр эрсдлийг бууруулж, ирмэгээс ирмэг хүртэл жигд байдлыг хангахын тулд нарийн боловсруулалт, олон бүсийн халаалтанд ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийдэг.
Блокны периметр дээрх худгууд дунд хэсгийнхээс илүү хурдан дулаанаа алддаг 'ирмэгийн эффект'-ийг нөхөхийн тулд дэвшилтэт програм хангамжийн алгоритмуудыг ашигладаг. Төрөл бүрийн Peltier бүсүүдийг бие даан хянах замаар машин нь дулааны тэгш байдлыг хадгалахын тулд ирмэг рүү илүү их дулаан шахаж чаддаг. Тоног төхөөрөмжийн судалгаа хийхдээ а Өндөр чанарын ПГУ-ын машин каталогийг өөр өөр брэндүүд дулааны удирдлага, блок тохируулгатай харьцуулах.
Нөхөн үржихүй нь шинжлэх ухааны тулгын чулуу юм. Туршилтыг Лондон эсвэл Шанхайд хийсэн эсэхээс үл хамааран ПГУ-ын машин нь ижил дулааны гүйцэтгэлийг өгөх ёстой. Ийм учраас олон улсын стандарт, тогтмол шалгалт тохируулга нь эмнэлзүйн лабораторид заавал байх ёстой. Нэгдмэл байдал муутай машин нь qPCR-д 'Ct' (мөчлөгийн босго)-ийн зөрүүтэй утгыг үүсгэж, янз бүрийн гүйлт эсвэл лабораторид вирусын ачаалал эсвэл генетикийн тэмдэглэгээг нарийн тодорхойлох боломжгүй болгодог.
Нэгдмэл байдалд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд
Блокны материал: Мөнгө нь дулаан хуваарилахдаа хөнгөн цагаанаас илүү байдаг.
Пелтиерийн чанар: Өндөр зэрэглэлийн Пелтиер нь удаан эдэлгээтэй, илүү тогтвортой халаалтыг санал болгодог.
Мэдрэгчийн байршил: Олон мэдрэгч нь хяналтын гогцоонд илүү сайн санал хүсэлтийг өгдөг.
Орчин үеийн оношлогооны хэрэглээ
ПГУ-ын технологийн хэрэглээ нь халдварт өвчнийг тодорхойлох, хорт хавдрын маркер илрүүлэх онкологи, биологийн дээжээс ДНХ-ийн профайлыг бий болгоход ашигладаг шүүх эмнэлгийн шинжлэх ухааныг хамардаг.
Халдварт өвчний салбарт ПГУ-ын аппарат зайлшгүй шаардлагатай хэрэгсэл болжээ. Энэ нь ХДХВ, гепатит, амьсгалын замын вирус зэрэг эмгэг төрүүлэгчдийг уламжлалт өсгөвөрлөх аргаас хамаагүй өндөр мэдрэмж, хурдтайгаар илрүүлэх боломжийг олгодог. Уг машин нь вирусын геном байгаа эсэхийг шууд илрүүлж чаддаг тул өвчтөнд дархлааны хариу урвал эсвэл шинж тэмдэг илрэхээс өмнө халдварыг илрүүлж, эртхэн хөндлөнгөөс оролцох, нийгмийн эрүүл мэндийн менежментийг сайжруулах боломжийг олгодог.
Онкологи бол энэ технологиос гүн ашиг хүртдэг өөр нэг салбар юм. ПГУ-ыг тодорхой төрлийн хорт хавдартай холбоотой тодорхой генетик мутацийг илрүүлэхэд ашигладаг. Энэ нь 'хувийн эм' хийх боломжийг олгодог бөгөөд эмч нар хавдрын удамшлын шинж чанарт үндэслэн хамгийн үр дүнтэй эмчилгээг сонгох боломжтой. Эрүүл мэндийн салбарт технологийн үүргийн талаар сонирхож буй хүмүүст зориулж уншина уу ПГУ-ын системийн өртөг, ашиг тус нь эмнэлгүүд хамгийн сүүлийн үеийн технологийг үйл ажиллагааны төсөвтэй хэрхэн тэнцвэржүүлж байгааг ойлгох боломжийг олгодог.
Шүүх эмнэлгийн шинжлэх ухаан нь ганц үс, дусал цус зэрэг гэмт хэргийн газрын ДНХ-г олшруулахын тулд ПГУ-д тулгуурладаг. Хүний геномын хувь хүн (STRs) хооронд харилцан адилгүй байдаг тодорхой хэсгийг онилсноор шүүх эмнэлгийн эрдэмтэд өвөрмөц ДНХ хурууны хээг үүсгэж чадна. Энэхүү технологи нь хууль зүйн тогтолцоонд хувьсгал хийж, буруутай яллагдагчдыг яллах, цагаатгах хүчирхэг нотлох баримтуудыг бий болгосон.
Хэрэглээний гол салбарууд
Эмнэлзүйн оношлогоо: Эмгэг төрүүлэгчийн шинжилгээ, пренатал скрининг.
Хүнсний аюулгүй байдал: Хувиргасан амьд организм эсвэл Salmonella зэрэг хоол хүнсээр дамждаг эмгэг төрүүлэгчдийг илрүүлэх.
Байгаль орчны шинжлэх ухаан: Хөрс, усан дахь бичил биетний популяцийг хянах.
Судалгаа: Клончлох, дараалал тогтоох, генийг илэрхийлэх шинжилгээ.
Засвар үйлчилгээ, оновчтой болгох зөвлөмжүүд
ПГУ-ын машины урт наслалт, үнэн зөв байдлыг хангахын тулд лабораториуд блокуудыг тогтмол цэвэрлэх, таглааг тохируулах, мэргэжлийн дулааны баталгаажуулалт зэрэг засвар үйлчилгээний хатуу протоколуудыг хэрэгжүүлэх ёстой.
Бохирдол бол ПГУ-ын хамгийн том дайсан юм. Өмнө нь хийсэн ДНХ-ийн ганц молекул хүртэл олширч, хуурамч эерэг үр дүнд хүргэдэг. Тиймээс ын төхөөрөмжийн дулааны блокыг ПГУ- ДНХ арилгах тусгай уусмал эсвэл 10% цайруулагч, дараа нь этилийн спиртээр тогтмол цэвэрлэж байх ёстой. Цооногийн гадаргууг зэврүүлж, дулаан дамжуулахад саад болох сорьцыг худаг руу алдахаас сэргийлэхийн тулд хоолойг зөв битүүмжлэх нь чухал юм.
Тогтмол шалгалт тохируулга хийх нь бас чухал юм. Цаг хугацаа өнгөрөхөд Пелтиерийн элементүүд муудаж, налуу хурд багасах эсвэл дулааны жигд байдал буурахад хүргэдэг. Мэргэжлийн шалгалт тохируулгын үйлчилгээ нь хуурамч гүйлтийн үед хэд хэдэн худгийн температурыг нэгэн зэрэг хэмжихийн тулд 'multiprobe' системийг ашигладаг. Энэ нь машин үйлдвэрлэгчийн тогтоосон хүлцэлийн хүрээнд ажиллаж байгааг баталж байна. Засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар, бат бөх тоног төхөөрөмж хайж байгаа лабораториудад мэргэжлийн хүмүүсээс зөвлөгөө аваарай ПГУ-ын тоног төхөөрөмж нийлүүлэгч нь хүнд даацын хэрэглээнд зориулагдсан загваруудыг сонгоход тусалж чадна.
Програм хангамжийн шинэчлэлтийг үл тоомсорлож болохгүй. Үйлдвэрлэгчид температурын хяналтын алгоритмыг сайжруулах эсвэл хэрэглэгчийн интерфэйс дээр шинэ боломжуудыг нэмдэг програм хангамжийн шинэчлэлтүүдийг ихэвчлэн гаргадаг. Машины программ хангамжийг байнга шинэчилж байх нь дулааны удирдлагын хамгийн сүүлийн үеийн оновчлолын үр шимийг хүртэх боломжийг танд олгоно. Нэмж дурдахад, нимгэн ханатай хуванцар нь блокоос урвалын хольц руу дулааныг хурдан шилжүүлэхэд тусгайлан зориулагдсан тул өндөр чанарын ПГУ-ын материал (хоолой ба хавтан) хэрэглээрэй.
Засвар үйлчилгээний хяналтын хуудас
Өдөр бүр: Гадна талыг арчиж, халсан тагийг шалгана.
Долоо хоног бүр: Худагт хог хаягдал, гоожиж байгаа эсэхийг шалгах; блокыг цэвэрлэ.
Сар бүр: Хэрэв програм хангамжид байгаа бол өөрийгөө оношлох тестийг ажиллуул.
Жил бүр: Мэргэжлийн дулааны баталгаажуулалт, шалгалт тохируулга.
Дүгнэлт
технологи ПГУ-ын төхөөрөмжийн нь нарийн инженерчлэл, молекул химийн чиглэлээр мастер анги юм. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь ДНХ-ийн экспоненциал олшрох хяналттай орчинг бүрдүүлснээр удамшлын кодын нууцыг нээж, дэлхийн тахал өвчинтэй тэмцэх, хорт хавдрыг эмчлэх, гэмт хэргийг илрүүлэхэд шаардлагатай багаж хэрэгслээр хангасан. Бид илүү нэгдсэн, дижитал систем рүү шилжихийн хэрээр дулааны дугуйн үндсэн зарчмууд урьдын адил хамааралтай хэвээр байна.
Лаборатори, эмнэлгийн байгууллагуудын хувьд ПГУ-ын зөв технологийг сонгох нь хурд, нарийвчлал, зардлын үр ашгийн тэнцвэртэй байдал юм. Энэ нь боловсролын зориулалттай үндсэн дулааны эргэлтийн төхөөрөмж эсвэл чухал оношилгооны дэвшилтэт бодит цагийн систем эсэхээс үл хамааран машины арын механизмыг ойлгох нь найдвартай, үр дүнтэй үр дүнд хүрэх эхний алхам юм. ПГУ-ын технологийн ирээдүй нь илүү хурдан үр дүн, илүү зөөвөрлөх чадвар, өндөр мэдрэмжтэй байдлыг амлаж, шинжлэх ухааны дэвшлийн тулгын чулуу болох үүргээ үргэлжлүүлсээр байна.
