對普通PCR儀來說,溫度控制指標(biāo)主要是指溫度的準(zhǔn)確性、均勻性、以及升降溫速度,對羅氏定量PCR儀來說,除了溫度的準(zhǔn)確性和均勻性、升降溫速度以外,還必須考慮儀器在梯度模式和標(biāo)準(zhǔn)模式下是否具有同樣的溫度特性。
溫度的準(zhǔn)確性是指樣品孔溫度與設(shè)定溫度的一致性,它直接關(guān)系到實驗的成敗。如果排除樣品加入過程中的問題,對于PCR反應(yīng)而言zui重要的莫過于溫度控制的準(zhǔn)確性,由于PCR是一個幾何級數(shù)擴增的過程,擴增過程中退火溫度的細微變化會被放大而直接影響結(jié)果,不論是變性、退火還是延伸都需要準(zhǔn)確控制溫度,對退火溫度而言溫控顯的尤為重要,有時1度甚至0.5度的差異也能決定實驗的成功與失敗,所謂差之毫厘,謬之千里。因而對PCR擴增儀而言溫度控制就意味著質(zhì)量。
溫度的均勻性是指樣品孔間的溫度差異,它關(guān)系到在不同樣品孔進行反應(yīng)結(jié)果的一致性。我們在實驗中發(fā)現(xiàn)有時用同樣的樣品,同樣的PCR反應(yīng)程序,zui后的結(jié)果竟然差異非常明顯,或許就是因為不同位置的溫度不均一性所致。
溫度控制除了度,還有一個廠家喜歡大力宣傳的指標(biāo)——升降溫的速度。更快的升降溫速度,可以縮短反應(yīng)進行的時間,而且縮短了可能的非特異性結(jié)合、反應(yīng)的時間,能提高PCR反應(yīng)煌特異性。因此從本質(zhì)而言溫控方式就從以前相對穩(wěn)定耐用的機械式轉(zhuǎn)向了升降溫更快速的半導(dǎo)體。除了機械本身的原因,影響升降溫速度的還有制作承托樣品管的基座模塊的材料的導(dǎo)熱性。
現(xiàn)在的羅氏定量PCR儀一般具有兩種溫控模式,即模塊溫控模式(Block-control)和反應(yīng)管溫控模式)(tube-control)。在模塊溫控模式下,機器根據(jù)探se器直接探se的溫控模塊(即承載樣品的金屬臺)的溫度進行控制,這種模式適用于長時間的靜態(tài)孵育(如連接、酶切、去磷酸化等)。反應(yīng)管溫控模式實際上是一種模擬試管/PCR板的溫控模式,根據(jù)探se器所探測到的溫控模塊的溫度由計算機計算出管內(nèi)/PCR板孔內(nèi)樣品液的溫度來進行控制。一般說來,試管溫控更為準(zhǔn)確,因為管內(nèi)樣品的溫度無法與溫控模塊同時達到預(yù)設(shè)溫度。特別是PCR反應(yīng)中的孵育過程一般都很短暫(30秒或更短),如果采用只有模塊溫控模式的話,反應(yīng)混合物孵育的時間與程序設(shè)定的時間會有相當(dāng)大的差距。而反應(yīng)管控制的算法能自動補償時間,而且適合各種類型的反應(yīng)管,確保反應(yīng)混俁物按照程序設(shè)定的時間維持預(yù)設(shè)溫度。
有的羅氏定量PCR儀廠家推出了另一種溫控方式;熱敏電極溫控模式。該方法將一個熱敏電極插入一個專門的測量管中(管中裝有礦物油),反應(yīng)進行時,將該測量管插入溫控模塊的樣品進行檢測。他們認為通過此途徑可以監(jiān)測反應(yīng)管內(nèi)樣品的實際溫度,但這種方法未免有些華而不實;(1)測量管中礦物油的溫度變化與實際反應(yīng)樣品的溫度變化未必一致;(2)因為測量管必須占用一個樣品孔,所以使用該溫控方式時就無法使用96孔PCR板作實驗。