Thermocycler: Mehr als nur PCR-Geräte

Thermocycler: Mehr als nur PCR-Geräte

Nachdem Nobelpreisträger Kary Mullis 1983 die Polymerase-Kettenreaktion entwickelt hatte, wünschten sich viele Wissenschaftler eine Automatisierung dieses mühsamen Prozesses.Nur wenige Jahre später sorgte der erste kommerzielle Thermocycler für diese Automatisierung.Obwohl die kontrollierte Erwärmung und Kühlung in einem Thermocycler normalerweise als PCR-Maschine bezeichnet wird, die die Nukleinsäuren in einer Probe amplifiziert, kann sie für viele andere Anwendungen genutzt werden, darunter DNA-Sequenzierung, Klonierung, Genexpressionsstudien und mehr.Um das beste Gerät für ein bestimmtes Labor auszuwählen, ist es hilfreich, einige Gerätedetails und eine Vielzahl von Anwendungen zu prüfen.

Schauen wir uns zunächst an, was ein Thermocycler leistet.Es ist darauf ausgelegt, „Ihre Proben für bestimmte Zeiträume einem thermischen Zyklus zu unterziehen“, sagt Mark Wang, Produktmanager bei BIOBASE.„Ein Benutzer kann das Instrument so programmieren, dass es zwischen mehreren Inkubationstemperaturen wechselt, jeweils für eine bestimmte Zeitspanne, und dann die Temperaturänderung für bestimmte Zyklen immer wieder wiederholt.“ Die Temperaturen und das Timing können ungefähr so ​​komplex sein wie ein Wissenschaftler Wünsche.

Während Wissenschaftler neue Methoden entwickeln, tauchen Thermocycler in noch mehr Arbeitsabläufen auf.Beispielsweise können Thermocycler in der Gen-Editing-Technologie CRISPR-Cas 9 eingesetzt werden.Mark Wang weist auch darauf hin, dass Thermocycler „zur Durchführung von Reaktionen verwendet werden können, bei denen eine genaue Inkubationstemperatur eingehalten werden muss, einschließlich einiger enzymatischer kinetischer Reaktionen“.

Neue Herausforderungen in der Wissenschaft und der Weltgesundheit veranlassen Wissenschaftler auch dazu, den Einsatz von Thermocyclern auszuweiten.Darüber hinaus bieten neue wissenschaftliche Methoden und fortschrittlichere Thermocycler neue Möglichkeiten für die Nutzung dieser Geräte.

Die Entwicklung der Genauigkeit

Da der erste kommerzielle Thermocycler mittlerweile 33 Jahre alt ist, handelt es sich dabei zwar noch lange nicht um eine neue Technologie, doch Fortschritte verbessern diese Geräte immer noch.„Die erste große Verbesserung war die Art und Weise, wie sie die Inkubationstemperatur ändern“, erzählt Mark Wang.Die frühesten Instrumente umfassten mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen.Durch das Bewegen einer Probe von einem Abschnitt in einen anderen änderte sich ihre Temperatur.Wang sagt, dass in den 1980er Jahren mithilfe eines Kompressors und eines Heizelements Thermocycler entwickelt wurden, die „die Proben am selben Ort erhitzen und kühlen“ können. Danach, sagt er, „ersetzte das thermoelektrische Peltier-Gerät den Kompressor und das Heizelement.“ zur Probeninkubation, wodurch die Größe und der Stromverbrauch des Instruments reduziert werden. Heutige Thermocycler verwenden weiterhin den Peltier-Ansatz.