CHIA SẺ KINH NGHIỆM KHI LỰA CHỌN MÁY PCR (MÁY NHÂN GEN PCR HAY MÁY LUÂN NHIỆT PCR)
Máy nhân gen PCR (hay máy luân nhiệt PCR), là một thiết bị cần thiết đối với tất cả phòng thí nghiệm sinh học phân tử; một công cụ không thể thiếu cho việc khuếch đại ADN.
Máy PCR thường trở thành một chú ngựa thồ làm việc không ngừng nghỉ nhưng các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm (PTN) lại luôn mong đợi sự hoạt động chính xác và công suất của nó. Có rất nhiều lựa chọn từ các nhà sản xuất nên để tìm một máy PCR tốt không phải là việc quá khó khăn, miễn là các “end-user” xác định được điều họ muốn ở máy PCR để có thể chọn được loại phù hợp nhất.
Nguyên lý hoạt động
Nói dễ hiểu nhất, máy PCR cung cấp môi trường có thể kiểm soát nhiệt độ cho các ống mẫu ADN. Một máy PCR thường bao gồm: Bộ phận điều khiển điện tử (Bo mạch) và Khối gia nhiệt (block) có các lỗ để chứa các ống đựng mẫu (tuy nhiên cũng có thể có nhiều loại ống, xem bên dưới). Để cho các phản ứng PCR hoạt động đúng, block phải thay đổi nhiệt độ tại thời điểm cụ thể và ổn định nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian đã cài đặt. Các nhà khoa học (kỹ thuật viên) sẽ thiết lập chu trình nhiệt độ cho máy PCR bằng máy tính hoặc bảng điều khiển (cảm ứng hoặc phím bấm) trước khi bắt đầu thực hiện phản ứng nhân gen.
Ứng dụng của máy nhân gen PCR
Máy PCR ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu công nghệ sinh học, xét nghiệm y tế, kỹ thuật hình sự. Phần lớn các máy PCR có mặt trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu, nơi chúng được sử dụng chủ yếu cho việc khuếch đại ADN và phục vụ phân tích đoạn, giải trình tự gen. Các đơn vị xét nghiệm lâm sàng sử dụng máy PCR cho các xét nghiệm bệnh truyền nhiễm và chẩn đoán di truyền, sàng lọc trước sinh và xét nghiệm ung thư.
Các loại máy luân nhiệt
 |
| Máy nhân gen PCR gradient 96 giếng của hãng ASTEC BIO / Nhật Bản |
Máy PCR có nhiều định dạng block khác nhau. Bạn có thể lựa chọn máy PCR với 2 hoặc 3 block hoặc block thông thường 96 giếng, hoặc các model nhỏ gọn để tiết kiệm diện tích PTN, thậm chí là model “mini” hoặc model “cá nhân” có thể đặt ở góc bàn làm việc. Ở nhiều trung tâm nghiên cứu, bệnh viện, để nâng công suất hệ thống PCR, một số các nhà sản xuất xây dựng series nhiều máy luân nhiệt được liên kết với nhau để tạo ra một hệ thống PCR lớn hơn và chúng được điều khiển bởi một hệ thống máy tính trung tâm hiện đại.
Các yếu tố cân nhắc khi chọn mua máy PCR!
1) Sự thay đổi nhiệt độ
Hầu hết các máy PCR sử dụng công nghệ Peltier để điều chỉnh sự kiểm soát nhiệt độ của block dẫn nhiệt. Một máy PCR lý tưởng nhất là khi máy đó có thể thay đổi nhiệt độ mẫu bên trong ống đựng mẫu ngay lập tức. Tuy nhiên, trên thực tế thì chỉ có nhiệt độ xung quanh ống đựng mẫu được thay đổi ngay lập tức. Để cho phản ứng PCR diễn ra đúng, nhiệt độ cần được thay đổi tại thời điểm chính xác và nhanh nhất có thể. Điều kiện lý tưởng là vậy, tuy nhiên có một số công việc lại không đòi hỏi phải trang bị một máy PCR có tốc độ thay đổi nhiệt độ nhanh nhất – Mức độ thay đổi nhiệt nhanh như thế nào còn tùy thuộc vào nhu cầu thí nghiệm cụ thể của bạn.
Tất cả các nhà sản xuất máy luân nhiệt PCR đều có mục đích làm cho block có thể thay đổi nhiệt độ một cách đồng đều và nhanh nhất có thể. Nếu sự thay đổi nhiệt độ nhanh là quan trọng với công việc của bạn thì hãy tìm kiếm thiết bị luân nhiệt có block làm từ bạc hoặc vàng. Block làm từ các kim loại này cho phép sự thay đổi nhiệt độ nhanh nhất và hỗ trợ cho sự đồng đều nhiệt trong toàn khối block, bởi vì bạc và vàng dẫn nhiệt tốt hơn so với các vật liệu khác.
2) Công suất máy và các loại ống đựng mẫu
Các máy luân nhiệt thường đi kèm với một dải các công suất mẫu khác nhau, chẳng hạn các giếng cho các ống mẫu được đánh số lên tới 384 (384 giếng).
Vấn đề công suất của máy luân nhiệt cũng liên quan đến loại ống đựng mẫu mà bạn muốn sử dụng cho từng phản ứng PCR riêng lẻ. Các ống PCR 0.2ml vẫn là các ống (típ) PCR được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể tìm thấy các block của máy luân nhiệt PCR có khả năng chứa một loạt các loại ống đựng khác nhau, ví như: ống PCR 0.5ml hoặc số ít các loại ống có sự khác biệt với ống PCR truyền thống (chẳng hạn như ống hình nón lớn), khay PCR đa ống (multiwell plate), dải ống (tube strips).
3) Nắp được làm nóng
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã phải bổ sung một lớp dầu khoáng lên bề mặt của dung dịch phản ứng trong mỗi ống mẫu nhằm ngăn chặn sự bay hơi và ngưng tụ của dung dịch phản ứng ở bên trong thành nắp ống PCR. Ngày nay, thay vì sử dụng dầu khoáng, rất nhiều máy PCR được trang bị một nắp gia nhiệt nằm ngay trên đầu của ống mẫu trong block gia nhiệt, để ngăn chặn sự bay hơi cũng như sự ngưng tụ mẫu. Đây không đơn giản chỉ là vấn đề về sự thuận tiện! Việc bay hơi và ngưng tụ mẫu có thể dẫn đến những sự cố về dữ liệu, kể cả đối với lượng thể tích mẫu rất nhỏ, bởi vì chúng làm thay đổi nồng độ các dung dịch trong ống phản ứng PCR, và tất nhiên sẽ dẫn đến những kết quả sai lệch hay những thay đổi không mong muốn. Một chiếc nắp máy PCR chuyên biệt và được gia nhiệt có thể giúp ngăn chặn những vấn đề nêu trên, đặc biệt đối với những ống mẫu ở cạnh và góc của block gia nhiệt, nơi mà rất dễ xảy ra hiện tượng bay hơi và ngưng tụ mẫu.
4) Tính linh hoạt, thiết kế có tính module và khả năng tương thích
Ở những model đầu tiên của máy PCR, và thực tế là trong một vài các model chất lượng cao ngày nay, block gia nhiệt được cấu tạo bởi một thành phần dạng rắn. Ngày nay, các nhà sản xuất giới thiệu các các máy luân nhiệt cho phép hoán đổi các block dẫn nhiệt. Điều này rất hữu ích nếu bạn cần sử dụng số lượng mẫu khác nhau hoặc các loại ống đựng mẫu khác nhau, ví dụ thay đổi từ ống PCR sang khay PCR (PCR plate).
Ngoài ra, một số hãng sản xuất còn giới thiệu các máy luân nhiệt với các bộ gia nhiệt thiết kế theo dạng module (tiểu đơn vị). Trong những hệ thống này, những block gia nhiệt lớn hơn có thể được thay thế bằng 2 hay nhiều block gia nhiệt bé hơn mà khi xếp cạnh nhau thì kích thước bằng với kích thước của block ban đầu. Một số máy luân nhiệt khác lại cho phép các block nhỏ được điều khiển nhiệt độ độc lập, vì vậy một nhà nghiên cứu có thể chạy 3 thí nghiệm khác nhau cùng với một lúc, hay một các khác, 3 nhà nghiên cứu khác nhau có thể chạy các phản ứng riêng của họ đồng thời với nhau trên cùng một thiết bị.
Một số máy nhân gen PCR khác chỉ cần sử dụng một block nhiệt duy nhất, nhưng các nhà khoa học có thể điều chỉnh riêng lẻ nhiệt độ của các vùng khác nhau trên block (giống như bao gồm nhiều block nhỏ hơn). Đó là máy PCR có chức năng gradient, có khả năng lập trình các giá trị nhiệt độ khác nhau vào cùng một block. Điều này rất hữu ích đối với việc thử nghiệm nhiệt độ gắn mồi nói riêng hoặc tối ưu hóa điều kiện phản ứng PCR nói chung.
Bước phát triển mới nhất của các máy luân nhiệt
Máy PCR được phát triển với một tốc độ nhanh chóng. Ngày nay, bạn có thể đóng gói máy PCR của bạn và mang theo chúng trong hành lý của mình. Do vậy, những nhà sinh học làm việc ở hiện trường, bây giờ có thể hoàn thành được một số lượng mẫu nhiều hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn bằng cách phân tích các mẫu ngay tại chỗ. Thậm chí, cả khi công việc của bạn chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm chứ không phải ở hiện trường, bạn có thể có được sự thuận tiện và hiệu quả lớn hơn trong các máy PCR thế hệ mới nhất. Một số thiết bị hiện nay có khả năng kết nối wifi, điều đó có nghĩa là bạn có thể kết nối không dây với chúng qua các thiết bị di động, chẳng hạn như máy tính bảng hay các loại điện thoại thông minh. Sự thuận tiện của việc có được dữ liệu trực tiếp trên tay và khả năng kiểm soát máy nhân gen PCR từ xa là sự tiện lợi cực kỳ lớn. Bạn có thể điều chỉnh các chương trình nhiệt độ cho máy PCR của mình từ một khoảng cách rất xa khi cần thiết mà không cần phải quay trở lại phòng thí nghiệm.
Một điều tốt là hầu hết các máy PCR đều rất đáng tin cậy, do đó, theo nhiều cách, bạn hoàn toàn sẽ không thể lựa chọn sai. Việc quan tâm đến những khía cạnh quan trọng nhất của máy luân nhiệt sẽ giúp bạn sàng lọc bớt những lựa chọn và tìm ra một máy luân nhiệt tốt nhất cho phòng thí nghiệm của bạn.
Nguyễn Phi Long
Nguyễn Phi Long
