Mục lục
Máy PCR (Polymerase Chain Reaction) thương mại đầu tiên ra đời chỉ vài năm sau khi Kary Mullis đoạt giải Nobel năm 1983 nhờ phát minh phản ứng chuỗi polymerase. Máy luân nhiệt (PCR) đã giúp tự động hóa một quy trình trước đó vốn tốn nhiều công sức của các nhà khoa học.
Mặc dù thường được gọi là máy PCR khuếch đại axit nucleic trong mẫu, nhưng việc gia nhiệt và làm lạnh có kiểm soát trong máy PCR có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác, bao gồm xác định trình tự DNA, nhân bản, nghiên cứu biểu hiện gen, v.v. Để chọn được máy PCR phù hợp cho phòng thí nghiệm, bạn nên xem xét kỹ các đặc điểm kỹ thuật của thiết bị và xác định rõ những ứng dụng mà mình sẽ sử dụng trong thực tế.
Máy PCR là một thiết bị trụ cột, chúng được sử dụng lặp đi lặp lại mỗi ngày trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử. Khi mua máy PCR mới, các nhà khoa học nên lựa chọn mua một máy PCR vận hành ổn định, có độ bền cao. Ông Jeffrey Lai, giám sát sản phẩm tại Blue-Ray Biotech có nhận định rằng: “Máy PCR ngày nay cần đóng vai trò như một con ngựa làm việc cật lực trong phòng lab sinh học phân tử, chứ không phải là một món đồ chơi sang trọng”. Do đó, bên cạnh việc xác định rõ mục đích ứng dụng thực tế, các phòng thí nghiệm cũng nên chú ý đến sự bền bỉ và độ tin cậy khi chọn máy PCR.
Với máy PCR, người dùng có thể lập trình thiết bị để thay đổi giữa nhiều mức nhiệt độ ủ, mỗi mức được duy trì trong một khoảng thời gian xác định. Sau đó, lặp lại chuỗi thay đổi này trong số chu kỳ mong muốn. Cả nhiệt độ và thời gian đều có thể được thiết lập phức tạp tùy theo yêu cầu kỹ thuật của nhà khoa học - theo chia sẻ của ông Jeffrey Lai.
Khi các nhà khoa học phát triển các phương pháp mới, máy PCR xuất hiện trong nhiều quy trình nghiên cứu hơn. Ví dụ, máy PCR có thể được sử dụng trong công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas 9. Ông Jeffrey Lai cũng chỉ ra rằng máy PCR có thể được sử dụng để thực hiện các phản ứng cần giữ nhiệt độ ủ chính xác, bao gồm một số phản ứng động học enzyme.
Những thách thức mới trong khoa học và y tế thế giới cũng đang thúc đẩy các nhà khoa học mở rộng việc ứng dụng máy PCR. Ngoài ra, các phương pháp khoa học mới và máy PCR tiên tiến hơn kết hợp với nhau để đưa ra những cách mới để sử dụng những thiết bị này.
Đã 37 năm kể từ khi máy PCR thương mại đầu tiên ra đời - một công nghệ tiên tiến vào thời điểm đó. Tuy nhiên, máy PCR vẫn cần cải tiến liên tục để phù hợp hơn với nhu cầu nghiên cứu hiện đại. Ông Jeffrey Lai kể: “Sự cải tiến lớn đầu tiên là cách họ thay đổi nhiệt độ ủ. Máy PCR ban đầu bao gồm một số bộ phận để tạo ra các nhiệt độ khác nhau. Mẫu được di chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác để tạo sự luân nhiệt. Vào những năm 1980, việc sử dụng máy nén và bộ phận gia nhiệt đã tạo ra các máy PCR có thể gia nhiệt và hạ nhiệt mẫu ở cùng một vị trí. Sau đó, thiết bị luân nhiệt sử dụng công nghệ Peltier đã thay thế máy nén và bộ phận gia nhiệt để ủ mẫu, điều này, đã làm giảm kích thước và mức tiêu thụ điện của máy PCR”. Ngày nay, các nhà sản xuất máy PCR tiếp tục sử dụng công nghệ Peltier, trong đó có Blue-ray Biotech.
Tuy nhiên, máy PCR vẫn được tiếp tục cải tiến tốt hơn. Một số cải tiến bao gồm tốc độ gia nhiệt và hạ nhiệt cao hơn. Tốc độ tăng nhiệt độ có thể lên đến khoảng 10°C/giây và một số kiểu máy có thể lên đến 20°C/giây bằng cách sử dụng đĩa ủ nhiệt (incubation block) chuyên dụng và các ống phản ứng. Điều này làm giảm thời gian hoàn thành các thí nghiệm PCR.
Máy PCR hiện đại cũng cung cấp nhiệt độ chính xác và nhất quán hơn. Độ chính xác của nhiệt độ kiểm soát có thể nhỏ hơn ±0.1 °C, độ chính xác nhiệt độ có thể nhỏ hơn ±0.2°C và sự thay đổi nhiệt độ của đĩa ủ nhiệt có thể nhỏ hơn ±0.2°C. Điều này đảm bảo rằng các thí nghiệm có thể được thực hiện trong một điều kiện được kiểm soát tốt để giảm khả năng xảy ra sai sót.
Tuy nhiên việc khai thác tối đa tính năng gia nhiệt và hạ nhiệt nhanh của máy PCR không phải tất cả. Trong một số ứng dụng, sự thay đổi nhiệt độ chậm là quan trọng nhất. Ví dụ với CRISPR-Cas9, kết quả phải được xác nhận sau khi chỉnh sửa gen. Một số phương pháp phát hiện yêu cầu nhiệt độ ủ giảm rất chậm, từ 85°C xuống 25°C với tốc độ làm lạnh ±0.1°C/giây.
Các nhà khoa học thậm chí có thể điều khiển máy PCR mới từ xa qua Smartphone. Tính năng này có thể giúp các nhà khoa học lựa chọn về vị trí đặt máy PCR hoặc có thể mang lại lợi ích vận hành máy PCR suốt ngày đêm một cách dễ dàng hơn.
Tìm hiểu thêm về máy PCR Blue-ray Biotech
Các tiện ích của máy PCR ngừng tăng lên. Một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng máy real-time PCR để đo lường sự tăng trưởng của vi khuẩn trong nuôi cấy. Theo kết quả báo cáo của các nhà khoa học, việc thu thập dữ liệu trong thời gian thực “cho phép đơn giản hóa đáng kể và tăng hiệu quả chi phí trong việc tạo ra các đường cong tăng trưởng của vi khuẩn” và “cũng có thể theo dõi tính mẫn cảm của vi khuẩn đối với kháng kháng sinh, điều này đã mở ra một ứng dụng quan trọng khác của kỹ thuật PCR này. "
Những thách thức khoa học thay đổi cũng mở rộng việc ứng dụng máy PCR. Việc phát hiện SARS-CoV-2 là một trong những thách thức mà máy PCR được ứng dụng. Ví dụ, một nhóm các nhà khoa học từ Đại học California San Francisco (UCSF) và Trung tâm Phát hiện và Chẩn đoán Virus UCSF-Abbott đã chỉ ra rằng loại máy PCR được sử dụng trong các xét nghiệm phát hiện virus SARS-CoV-2 ảnh hưởng đến phạm vi phát hiện.
Các nhà khoa học khác cũng khám phá việc sử dụng máy PCR kiểm soát virus này. Một ví dụ thú vị là các nhà khoa học ở Mexico đã sử dụng máy luân nhiệt miniPCR và máy đọc vi đĩa (microplate reader) trong một hệ thống xét nghiệm SARS-CoV-2. Các nhà khoa học báo cáo rằng phương pháp đơn giản này cho phép phát hiện và khuếch đại axit nucleic SARS-CoV-2 trong khoảng ~ 625 đến 2×105 bản sao DNA. Tính chính xác và đơn giản của chiến lược chẩn đoán này có thể cung cấp một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy trong việc kiểm tra đại dịch Covid-19, đặc biệt là ở các khu vực kém phát triển để triển khai kỹ thuật RT-qPCR. Tính di động, dễ sử dụng và độ lặp lại cao của máy miniPCR đã trở thành một giải pháp thay thế đáng tin cậy để triển khai trong các nỗ lực phát hiện SARS-CoV-2 tại trung tâm kiểm soát và điều trị đại dịch Covid-19.
Sau hơn 30 năm, máy PCR tiếp tục đóng vai trò trụ cột trong phòng lab sinh học phân tử, từ nghiên cứu đến ứng dụng xét nghiệm ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Khi các nhà khoa học mở rộng ứng dụng máy PCR trong kiểm soát dịch bệnh, máy PCR càng chứng tỏ vai trò không thể thiếu trong các dự án nâng cao sức khỏe, thậm chí là cứu sống con người. Máy PCR là bước khởi đầu không thể thiếu để vận hành một phòng thí nghiệm hiệu quả và chuyên nghiệp. Nếu Quý vị cần hỗ trợ các giải pháp thiết bị phòng lab, hãy liên hệ với Biogroup Vietnam để nhận tư vấn hoàn toàn miễn phí.
📩 Liên hệ tư vấn chi tiết máy PCR cùng các giải pháp phòng lab khác
.jpg)
.png)