جهاز التدوير الحراري

جهاز التدوير الحراري (المعروف أيضًا باسم جهاز التدوير الحراري ، أو جهاز تفاعل البوليميراز المتسلسل ، أو مُضخِّم الحمض النووي ) هو جهاز مخبري يُستخدم غالبًا لتضخيم أجزاء من الحمض النووي عبر تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). ^{[ 1 ]} كما يُمكن استخدام أجهزة التدوير الحراري في المختبرات لتسهيل تفاعلات أخرى حساسة للحرارة، بما في ذلك هضم الإنزيمات المقيدة أو التشخيص السريع. ^{[ 2 ]} يحتوي الجهاز على كتلة حرارية بها ثقوب لإدخال أنابيب تحتوي على مخاليط التفاعل. ثم يقوم الجهاز برفع وخفض درجة حرارة الكتلة بخطوات منفصلة مُبرمجة مسبقًا.

صُممت أجهزة التدوير الحراري الأولى للاستخدام مع جزء كلينو من بوليميراز الحمض النووي الأول . ولأن هذا الإنزيم يتلف خلال كل خطوة تسخين في عملية التضخيم، كان لا بد من إضافة إنزيم جديد في كل دورة. وقد أدى ذلك إلى جهاز معقد يعتمد على ماصة آلية ، مع أنابيب تفاعل مفتوحة. لاحقًا، تم تكييف عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لاستخدام بوليميراز الحمض النووي المقاوم للحرارة من بكتيريا ثيرموس أكواتيكوس ، مما بسّط تصميم جهاز التدوير الحراري بشكل كبير. في حين أن بعض الأجهزة القديمة كانت تغمر الكتلة في حمام زيت للتحكم في درجة الحرارة، فإن أجهزة PCR الحديثة تستخدم عادةً عنصر بلتييه . غالبًا ما تحتوي أجهزة التدوير الحراري عالية الجودة على كتل فضية لتحقيق تغييرات سريعة في درجة الحرارة وتوزيعها بشكل موحد في جميع أنحاء الكتلة. تحتوي أجهزة أخرى على كتل متعددة ذات سعة حرارية عالية، تُحفظ كل منها عند درجة حرارة ثابتة، وتُنقل أنابيب التفاعل بينها بواسطة عملية آلية. تم ابتكار أجهزة تدوير حراري مصغرة يتحرك فيها خليط التفاعل عبر قناة تمر بمناطق ساخنة وباردة على شريحة ميكروفلويدية . تحتوي أجهزة التدوير الحراري المصممة لتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي على أنظمة بصرية تمكن من مراقبة الفلورة أثناء دورات التفاعل.

تُجهّز أجهزة التدوير الحراري الحديثة بغطاء مُسخّن يضغط على أغطية أنابيب التفاعل، مما يمنع تكثف الماء من مخاليط التفاعل على السطح الداخلي للأغطية. تقليديًا، كانت تُستخدم طبقة من الزيت المعدني لهذا الغرض. بعض أجهزة التدوير الحراري مُجهّزة بغطاء مُسخّن قابل للتعديل بالكامل ليتناسب مع أنواع مختلفة من أدوات تفاعل البوليميراز المتسلسل البلاستيكية (PCR). ^{[ 3 ]}

تُجهّز بعض أجهزة التدوير الحراري بوحدات متعددة تسمح بإجراء عدة تفاعلات PCR مختلفة في وقت واحد. كما تحتوي بعض الطرازات على وظيفة تدرج حراري لتوفير درجات حرارة مختلفة في أجزاء مختلفة من الوحدة. يُعدّ هذا مفيدًا بشكل خاص عند اختبار درجات حرارة التلدين المناسبة لبادئات تفاعل PCR .

• OpenPCR ، جهاز تدوير حراري مفتوح المصدر لتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).