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離心機的世界也可以很有趣——你所不知道的“溫度控制”

時間:2018-1-10 閱讀:1620
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相信看過美劇《CSI》(犯罪現(xiàn)場調(diào)查)的朋友們一定對劇中諸如指紋數(shù)據(jù)庫、從帶血棉簽中五分鐘內(nèi)驗出DNA等等炫酷的證據(jù)檢測橋段并不陌生,雖然是源于想象的虛構(gòu),但卻自然而逼真。其實,縱觀司法科學鑒定技術(shù)的發(fā)展長河,《CSI》里面的許多高科技手法在現(xiàn)實中已被廣泛應用,特別是DNA技術(shù)的應用無疑是個歷史性的突破。

 

 

從犯罪現(xiàn)場到實驗室的證據(jù)

 

以來,作為給犯罪嫌疑人定罪的“毋庸置疑的鐵證”,DNA鑒定一直被認為是目前法庭科學領(lǐng)域中zui有效的統(tǒng)一認定技術(shù),雖然說對于少數(shù)特殊情況存在一定的例外和局限性,但總的來說,DNA證據(jù)仍是當今人類世界可靠性zui高的證據(jù)。尤其是在慘不忍睹的犯罪現(xiàn)場留有血跡、精斑、毛發(fā)等人體生物檢材的命案中,DNA證據(jù)一直是對付罪犯的利器,被社會各界寄予厚望。

 

 

*,得到足量且純凈的DNA樣本是進行鑒定的前提,因此DNA提取純化技術(shù)是法醫(yī)DNA檢驗的*個步驟,也是zui關(guān)鍵的步驟。通常,從犯罪現(xiàn)場提取到的各種生物檢材難免會腐爛、變質(zhì)和被污染,這就對DNA提取純化技術(shù)有了更高的要求。目前在法醫(yī)實驗室中,常用的提取方法無外乎五種,即Chelex100法、有機法、磁珠法、鹽析法、堿性法(NaOH提取)。不管哪種方法,提取過程大體上分為材料準備、破碎細胞或包膜以釋放內(nèi)容物、核酸分離純化、沉淀或吸附核酸并去除雜質(zhì)、將核酸溶解在適量緩沖液或水中。而作為整個過程當中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),離心分離的好壞直接決定著實驗的成敗。

 

不容忽視的離心內(nèi)部環(huán)境——溫度控制

 

說到DNA提取等生物樣品分離實驗,除了在司法鑒定中扮演著舉足輕重的角色以外,在基因工程和蛋白質(zhì)工程等分子生物學領(lǐng)域也應用極廣,而樣品分離實驗自然離不開離心機的性能技術(shù)指標與正確使用,比如轉(zhuǎn)速設(shè)定、離心時間、擺放位置等,而其中zui關(guān)鍵也是容易被忽視的一點就是樣品的溫度控制。下面我們拿DNA提取實驗舉例,采用傳統(tǒng)且應用zui廣泛的有機法在不同溫度條件下提取血液DNA。

 

 

在細胞的細胞核中,DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體,因此提取DNA時既要將蛋白質(zhì)等物質(zhì)除盡,又要盡可能保持DNA分子的完整性,即保持DNA帶不發(fā)生斷裂,無外源核酸污染。實驗在4℃和常溫條件下分別進行。4℃條件下采用高速冷凍離心機,而常溫條件采用小型臺式高速離心機,實驗結(jié)果顯示,4℃條件提取的DNA條帶整齊無拖帶,而常溫提取的DNA有明顯的拖帶現(xiàn)象,表明前者的DNA片段完整無斷裂,未被污染,且分子大小相同,而后者的DNA有部分已斷裂。在本實驗采用的有機法中,由于酚類容易被氧化,產(chǎn)生醌、二羧酸等氧化物,可破壞核酸中的磷酸二酯鍵,并引起DNA鏈的交聯(lián),常溫條件下由于離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 熱,加速了酚的氧化,并增加了血液中細胞釋放的內(nèi)源核酸酶的活性,導致部分基因組DNA降解。而在4℃條件下提取的DNA由于溫度低,酚不易被氧化,內(nèi)源核酸酶活性較低,因此能夠DNA的完整性。【1】

 

看過了上面的實驗,您是不是對溫度控制的重要性有了直觀的認識呢?其實,對于諸如生物制藥或營養(yǎng)物質(zhì)萃取等對生物活性保留要求很苛刻的技術(shù)項目,離心萃取的溫度都需要嚴格符合要求,與標準相差幾攝氏度可能就會嚴重影響品質(zhì),常見的情況就是超過溫度區(qū)間范圍會對活性酶的指標有影響或者溫度過低導致凝結(jié),因此選用帶溫控的離心機則是重中之重。

 

需要嚴格溫控的實驗基本上都要求樣品保持在較低的溫度,因此在使用帶冷凍功能的離心機之前需要進行預冷,并進行溫度校準和監(jiān)測溫度波動。現(xiàn)在問題來了,市面上離心機的溫度傳感器通常都在機腔內(nèi),而中間會隔著不同大小規(guī)格的離心管,不同型號的轉(zhuǎn)子以及腔內(nèi)空氣等介質(zhì),所以即使準備工作做得很周全,在離心機高速運轉(zhuǎn)的時候,傳感器所探測到的腔體溫度與樣品的實際溫度難免會有差值,這個差值又因為轉(zhuǎn)子選擇,溫度、轉(zhuǎn)速設(shè)置的不同而發(fā)生進一步的變化。如前所述,這個差值在那些要求極為苛刻的實驗項目中是絕不允許的。

 

奧豪斯離心機陪你玩轉(zhuǎn)溫度控制

 

看了這么多,有人一定要問,有沒有什么好的辦法能自動解決這個溫度差值呢?重點馬上登場。配有強勁的冷凍系統(tǒng)和樣品溫度補償功能的奧豪斯FC5515R高速冷凍離心機應運而生,瓦解讓您頭疼的溫度控制難題!

早在產(chǎn)品研發(fā)階段,奧豪斯就對在不同條件下腔體溫度與樣品實際溫度間的溫差數(shù)據(jù)進行了完善的測定,建立了補償模型,并將這個補償模型內(nèi)置在離心機的控制軟件系統(tǒng),傳感器測得的腔體溫度經(jīng)過補償,出現(xiàn)在顯示屏上的溫度數(shù)值即為離心樣品的實際溫度,離心過程在設(shè)定的樣品溫度進行。這樣一來,通過系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的樣品溫度補償,地解決了離心機設(shè)置顯示的溫度與離心過程中樣品的實際溫度不一致的問題。此外,F(xiàn)C5515R強勁的冷凍系統(tǒng)了即便在全速運轉(zhuǎn)的情況下,也能將溫度保持在所需溫度。

 

怎么樣,看完了上面的精彩片段您還會為離心過程中的溫度控制難題發(fā)愁嗎?事實上,奧豪斯所有帶冷凍功能的離心機型號都具有以上所述的特點。如果您想了解更多相關(guān)案例以及奧豪斯離心機家族的產(chǎn)品信息,或正在尋求更專業(yè)細致的選型指導,請及時,我們的工程師們將會在*時間為您提供專業(yè)的解答和建議!

 

【1】參考文獻:*子,張麗. 溫度對提取DNA質(zhì)量的影響[J]. 中國生物制品學雜志,2016年4月,29(4)

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