DNA-Sequenzierung erfordert präzise Temperaturregelung für höhere Ausbeute und Reinheit

Die Herausforderung
Denken Sie darüber nach, wie zeitaufwendig es wäre, das geschriebene Wort ohne die Druckmaschine, die Kopiermaschine, die Zeitungs- und Buchverlagsausrüstung zu vermitteln. Vor diesen Erfindungen musste jede Kopie einzeln handschriftlich geschrieben werden. Jetzt den gleichen Gedankenprozess auf den Nutzen der PCR zur DNA-Sequenzverstärkung anwenden. Mit rekombinanter Technologie nahm das traditionell Tage oder manchmal Wochen in Anspruch. PCR ermöglicht nun eine Verstärkung (Hunderte von Millionen Kopien) in Stunden. Zu diesem Zweck umfasst der DNA-Sequenzierungsprozess mehrere PCR-Zyklen, die spezifische Temperaturverschiebungen für spezifische Verweilzeiten beinhalten. Der PCR-Prozess hängt von vielen Faktoren ab, darunter präziser Temperatur und Steuerung. Unser Kunde, der DNA-Sequenzierungstechnologie auf vielen Feldern anbietet, benötigte ein besseres Heizprofil der drei primären Heizungsschichten (Denaturierung, Annealing und Elongation) für bessere Ausbeute und Reinheit. Am schädlichsten waren die unvollständigen Reaktionen durch thermisches Durchgehen in einer oder mehreren Schichten während der vielen Zyklen auf ihrer vorhandenen Ausrüstung.

Die Lösung
Das Chromalox-Team musste zuerst mit dem Kunden arbeiten, um die Geräte, Prozesse, Software und Endprodukte vollständig zu verstehen. Mit diesem Wissen wurde ein Design mit einer Kapton®-Heizungangeboten, um individuell die spezifischen Bedürfnisse jeder der drei thermischen Erwärmungsprozessverschiebungen anzupassen. Erstens ein Kapton®-Heizungsdesign, das die „Denaturierungs“- Verschiebung für die hohe Temperatur unter Verwendung eines kontrollierten Wärmeprofils bei ±3 °F adressierte. Zweitens das mehr komplizierte Kapton®-Heizungsdesign für die „Annealing“-Verschiebung, das auf die spezifischen Bedürfnisse der unterschiedlichen Schmelztemperaturen eines gegebenen Primer-Template-Hybrids einstellbar sein musste. Und drittens ein Kapton®-Design, um die „Elongation“-Verschiebung für die DNA-Synthese durch DNA-Polymerase zu erfüllen.  Zusätzlich zu den ursprünglichen Erwartungsanforderungen des Kunden waren in allen Kapton®-Heizungsentwürfen Thermosensoren, Verstärker-Schnittstelle, Mikroprozessoren und Software-Schnittstelle zu den vorhandenen automatisierten Geräten enthalten.

Die Vorteile
Der Kunde hat nun die Reinheit und Ausbeute des Endprodukts erheblich verbessert. Zuerst haben wir die thermischen Abweichungen beseitigt, die vorher zu falschen Untersuchungen geführt haben. Zweitens arbeiteten die Sensoren fehlerfrei, was zu besseren Signalen und Verstärkungen führte; dadurch gesteigerte Kontrolle. Und schließlich wurde durch die Art, wie die Kapton®-Heizungen positioniert worden sind, eine bessere Mehrfach- „Sensor – Controller – Mikroprozessor“-Schnittstelle möglich. Ein weiteres Beispiel dafür, wie Chromalox mit seinen Kunden zusammen gezielt Probleme mit neuen innovativen Weltklasse-Kosteneinsparungslösungen erarbeitet, die die Erwartungen übertreffen.