热循环仪(PCR)

有了Biometra热循环仪，我们为您提供了一个非常均衡的PCR仪器选择，以满足广泛的应用需求。
所有Biometra热循环仪都是根据最高质量和性能要求开发的，并根据这些标准在德国制造。除了用户友好的热循环器，可选的热循环器管理软件确保高效和gmp兼容，方便的实验室工作。
为了确保您多年来都能依靠您的PCR结果，您可以依靠我们的应用支持以及我们的各种服务和专门开发的高精度温度测量系统的技术服务。

PCR热循环仪

热循环器用于进行聚合酶链式反应(PCR)。这些设备能够独立自动地运行PCR的不同阶段。耶拿分析公司的产品组合包括各种PCR热循环仪，可满足广泛的要求和应用。对于需要标准PCR应用设备的实验室，Biometra系列强大的热循环仪是理想的选择。

PCR的历史和基础

究竟是谁开发了聚合酶链反应(PCR)，这是一个有争议的问题。挪威人Kjell Kleppe早在20世纪70年代就提出了使用引物(特定DNA序列的标记物)放大DNA的想法。然而，直到1983年，多亏了生物化学家卡里·穆利斯，这个想法才真正实现。穆利斯发明了一种利用聚合酶进行循环复制来合成DNA的方法。聚合酶在细胞分裂过程中复制DNA，在所有生物中都存在。为了做到这一点，它与DNA链结合，并通过引物合成互补链。穆利斯采用了这一自然原理，并在实验室里人工复制了它，以复制动物的遗传物质大肠杆菌细菌。他将DNA加热到96°C，直到它分解成单独的链，然后再次冷却。这个过程必须重复几次才能达到足够的放大效果。这个过程仍然非常低效，聚合酶从大肠杆菌因为它在高温下不稳定，所以必须在每个加热周期中反复添加。然而，基本的运作模式是可以证明的。穆利斯因此在1993年获得了诺贝尔奖。在PCR的早期，加热和冷却都使用水浴，这使得整个过程非常漫长和不精确。今天，技术上复杂的解决方案以PCR热循环仪的形式存在，可以提供快速和精确的结果。导致PCR突破的另一个决定性因素是使用了耐热的DNA聚合酶，它可以承受100°C左右的温度而不变性。这些聚合酶通常是从嗜热菌——特殊的细菌或古生菌中获得的。

PCR热循环仪的设计

PCR热循环器的核心部件是加热块。该区块配备了微反应井，其数量取决于微量滴定板的常用格式-通常从8到384个井，取决于吞吐量要求。为了防止蒸发，早期模型的容器提供了矿物油的密封。今天，蒸发量被加热的盖子抵消了。加热块保证了井的均匀加热和冷却。现代热循环器有一个梯度功能，可以缩放温度控制特别温和。加热块的基本工艺原理是珀尔帖效应。通过反转两个半导体之间的电流方向，加热和冷却相交替。因此，PCR热循环器可以非常快速地达到PCR所需的4°C至96°C之间的温度。

用热循环仪进行PCR的过程

PCR，即核酸的扩增(倍增)，发生在热循环仪的微反应孔中。通常使用的体积在10到100 μ l之间。PCR除了需要扩增的DNA外，还需要额外的试剂和材料:标记要合成的DNA片段的起始点和结束点的两个引物，2。DNA聚合酶复制DNA, 3。脱氧核糖核苷三磷酸，合成DNA片段的组成部分，4。毫克⁺5.稳定引物附着的离子;缓冲溶液，确保反应的最佳化学条件。

PCR过程包括四个主要步骤:首先，聚合酶必须在高温下初始变性时被激活，然后是实际的重复PCR循环。它们遵循变性步骤，即加热孔将DNA双链拆分为单链。在95°C左右的温度下，将双螺旋结构连接在一起的氢键会减弱。接下来是退火步骤，也称为引物杂交。在此阶段，反应井冷却以允许引物结合-通常在55至65°C之间。如果温度过高，则有引物不能正常对接的风险。如果温度过低，引物可能会附着在其他非特异性DNA序列上。最佳退火温度取决于引物的DNA序列和长度。第三个阶段也是最后一个阶段被称为延伸，在这个阶段中聚合酶形成新的DNA链。

重复PCR循环，直到扩增出所需数量的目标DNA或RNA。在标准PCR中，检测大多采用电泳方法。扩增的DNA通常被应用到加电压的琼脂糖凝胶上。短DNA序列比长DNA序列更快地迁移到正极。借助DNA梯子，可以在凝胶上识别所寻找的DNA序列。然而，这只能得出关于目标DNA是否存在的结论。Real-time PCR或qPCR (quantitative Real-time PCR)用于定量目标DNA。它还可以实时监控放大过程。

聚合酶链反应热循环器的工业和应用

今天，PCR热循环仪有广泛的应用。由于新冠肺炎大流行，PCR方法主要用于检测病原体。病毒和细菌的诊断是PCR的主要应用之一。它提供有效的证据和数据，使医生和其他医务人员能够作出知情的决定。PCR热循环仪几乎可以在世界各地的每个医学、兽医或临床实验室中找到。然而，除了诊断，PCR还有许多其他应用。例如，在食品工业中，PCR是对某些食品及其成分进行来源分析的标准方法。根据原产地的不同，葡萄酒等产品有不同的遗传特征。一个地区的气候和环境在数千年里留下了基因痕迹，可以通过PCR检测到。与此密切相关的是食品欺诈问题——在食品中申报虚假成分。 PCR thermocyclers have been used by laboratories for a very long time to check manufacturers' declarations. Does a wine really come from France as stated by the manufacturer? Is a food product really 100 percent vegan or halal? These kinds of questions can be clarified with PCR. Even the smallest traces of plant or animal DNA can be detected. Environmental analysis is another field of application that has recently become increasingly important. PCR thermal cyclers are used here, for example, to detect pathogens in wastewater in order to establish comprehensive health monitoring and corresponding early warning systems. Of course, universities also use PCR thermocyclers for a wide variety of research and analyses. In forensics, PCR is also an established method for detecting genetic fingerprints, for example at crime scenes.