Ljetni naučni vodič: Kada se toplotni talas od 40°C susretne sa molekularnim eksperimentima

Visoke temperature su u posljednje vrijeme prisutne u većem dijelu Kine. Dana 24. jula, Meteorološki opservatorij provincije Shandong izdao je žuto upozorenje na visoke temperature, predviđajući temperature "slične sauni" od 35-37°C (111-133°F) i vlažnost od 80% za naredna četiri dana u unutrašnjosti. Temperature na mjestima poput Turpana, Xinjiang, približavaju se 48°C (111-133°F). Wuhan i Xiaogan, Hubei, su pod narandžastim upozorenjem, s temperaturama koje u nekim područjima prelaze 37°C. U ovoj žarkoj vrućini, mikroskopski svijet ispod površine pipeta doživljava neobične poremećaje - stabilnost nukleinskih kiselina, aktivnost enzima i fizičko stanje reagensa su tiho iskrivljeni toplotnim talasom.

Ekstrakcija nukleinskih kiselina postala je utrka s vremenom. Kada vanjska temperatura pređe 40°C, čak i uz uključen klima uređaj, temperatura operacijskog stola često se kreće iznad 28°C. U ovom trenutku, uzorci RNK ostavljeni na otvorenom razgrađuju se više nego dvostruko brže nego u proljeće i jesen. Kod ekstrakcije magnetnim kuglicama, puferski rastvor je lokalno zasićen zbog ubrzanog isparavanja rastvarača, a kristali se lako talože. Ovi kristali će uzrokovati velike fluktuacije u efikasnosti hvatanja nukleinskih kiselina. Isparljivost organskih rastvarača se istovremeno povećava. Na 30°C, količina isparavanja hloroforma se povećava za 40% u poređenju sa 25°C. Tokom rada, potrebno je osigurati da brzina vjetra u digestoru bude 0,5 m/s i koristiti nitrilne rukavice kako bi se održala zaštitna efikasnost.

PCR eksperimenti suočavaju se s još složenijim temperaturnim poremećajima. Reagensi poput Taq enzima i reverzne transkriptaze izuzetno su osjetljivi na nagle temperaturne fluktuacije. Kondenzacija na stijenkama epruvete nakon vađenja iz zamrzivača na -20°C može uzrokovati gubitak aktivnosti enzima preko 15% ako uđe u reakcijski sistem. dNTP otopine također mogu pokazati uočljivu degradaciju nakon samo 5 minuta izlaganja sobnoj temperaturi (>30°C). Rad instrumenta je također otežan visokim temperaturama. Kada je temperatura okoline u laboratoriji >35°C i udaljenost za odvođenje topline PCR instrumenta nije dovoljna (<50 cm od zida), unutrašnja temperaturna razlika može doseći i do 0,8°C. Ovo odstupanje može uzrokovati pad efikasnosti amplifikacije na rubu ploče s 96 jažica za preko 40%. Filtere za prašinu treba redovno čistiti (nakupljanje prašine smanjuje efikasnost odvođenja topline za 50%), a treba izbjegavati direktno klimatiziranje. Nadalje, prilikom izvođenja PCR eksperimenata preko noći, izbjegavajte korištenje PCR instrumenta kao "improviziranog hladnjaka" za pohranu uzoraka. Skladištenje na 4°C duže od 2 sata može uzrokovati stvaranje kondenzacije nakon zatvaranja zagrijanog poklopca, što razrjeđuje reakcijski sistem i potencijalno korodira metalne module instrumenta.

Suočeni s stalnim upozorenjima o visokim temperaturama, molekularni laboratoriji bi također trebali oglasiti uzbunu. Dragocjeni uzorci RNK trebaju se čuvati u stražnjem dijelu zamrzivača na -80°C, s pristupom ograničenim na periode visokih temperatura. Otvaranje vrata zamrzivača na -20°C više od pet puta dnevno pogoršat će fluktuacije temperature. Oprema koja generira visoku toplinu zahtijeva najmanje 50 cm prostora za odvođenje topline s obje strane i stražnje strane. Nadalje, preporučuje se restrukturiranje eksperimentalnog vremena: 7:00-10:00 za temperaturno osjetljive operacije kao što su ekstrakcija RNK i učitavanje qPCR-a; 13:00-16:00 za neeksperimentalni rad kao što je analiza podataka. Ova strategija može efikasno spriječiti da visokotemperaturni vrhovi ometaju kritične korake.

Molekularni eksperimenti tokom toplotnog talasa su test i tehnike i strpljenja. Pod neumoljivim ljetnim suncem, možda je vrijeme da odložite pipetu i dodate dodatnu kutiju leda u uzorke kako biste omogućili instrumentu da rasprši više toplote. Ovo poštovanje prema temperaturnim fluktuacijama je upravo najdragocjenija laboratorijska kvaliteta tokom vrelih ljetnih mjeseci - uostalom, u ljetnoj vrućini od 40°C, čak i molekulima je potrebna pažljivo čuvana "umjetna polarna regija".