Ghid științific de vară: Când un val de căldură de 40°C întâlnește experimentele moleculare

Temperaturile ridicate au persistat recent în mare parte a Chinei. Pe 24 iulie, Observatorul Meteorologic Provincial Shandong a emis o alertă galbenă de temperatură maximă, prognozând temperaturi „asemănătoare saunei” de 35-37°C (111-133°F) și o umiditate de 80% pentru următoarele patru zile în zonele din interior. Temperaturile în locuri precum Turpan, Xinjiang, se apropie de 48°C (111-133°F). Wuhan și Xiaogan, Hubei, se află sub o alertă portocalie, cu temperaturi care depășesc 37°C în unele zone. În această căldură arzătoare, lumea microscopică de sub suprafața pipetelor se confruntă cu perturbări neobișnuite - stabilitatea acizilor nucleici, activitatea enzimelor și starea fizică a reactivilor sunt toate distorsionate în liniște de valul de căldură.

Extracția acidului nucleic a devenit o cursă contra cronometru. Când temperatura exterioară depășește 40°C, chiar și cu aerul condiționat pornit, temperatura mesei de operație se situează adesea peste 28°C. În acest moment, probele de ARN lăsate la suprafață se degradează de peste două ori mai repede decât primăvara și toamna. În extracția cu sfere magnetice, soluția tampon este saturată local din cauza volatilizării accelerate a solventului, iar cristalele precipită ușor. Aceste cristale vor provoca fluctuații mari în eficiența captării acidului nucleic. Volatilitatea solvenților organici crește simultan. La 30°C, cantitatea de cloroform volatilizat crește cu 40% față de 25°C. În timpul funcționării, este necesar să se asigure că viteza vântului în hotă este de 0,5 m/s și să se utilizeze mănuși de nitril pentru a menține eficacitatea protecției.

Experimentele PCR se confruntă cu perturbări de temperatură și mai complexe. Reactivii precum enzima Taq și transcriptaza inversă sunt extrem de sensibili la fluctuațiile bruște de temperatură. Condensul de pe pereții tubului după scoaterea dintr-un congelator la -20°C poate provoca o pierdere de peste 15% a activității enzimatice dacă intră în sistemul de reacție. Soluțiile de dNTP pot prezenta, de asemenea, o degradare detectabilă după doar 5 minute de expunere la temperatura camerei (>30°C). Funcționarea instrumentului este, de asemenea, împiedicată de temperaturile ridicate. Când temperatura ambiantă din laborator este >35°C, iar spațiul de disipare a căldurii al instrumentului PCR este insuficient (<50 cm de perete), diferența de temperatură internă poate ajunge până la 0,8°C. Această abatere poate determina o scădere a eficienței amplificării la marginea unei plăci cu 96 de godeuri cu peste 40%. Filtrele de praf trebuie curățate regulat (acumularea de praf reduce eficiența disipării căldurii cu 50%), iar aerul condiționat direct trebuie evitat. În plus, atunci când efectuați experimente PCR peste noapte, evitați utilizarea instrumentului PCR ca „frigider improvizat” pentru depozitarea probelor. Depozitarea la 4°C timp de mai mult de 2 ore poate cauza formarea de condens după închiderea capacului încălzit, diluând sistemul de reacție și putând coroda modulele metalice ale instrumentului.

Confruntându-se cu avertismente persistente privind temperaturile ridicate, laboratoarele moleculare ar trebui, de asemenea, să tragă un semnal de alarmă. Probele prețioase de ARN ar trebui depozitate în spatele unui congelator de -80°C, accesul fiind restricționat în perioadele cu temperaturi ridicate. Deschiderea ușii unui congelator de -20°C de mai mult de cinci ori pe zi va exacerba fluctuațiile de temperatură. Echipamentele care generează căldură puternică necesită cel puțin 50 cm de spațiu de disipare a căldurii pe ambele părți și pe partea din spate. În plus, se recomandă restructurarea programului experimental: 7:00-10:00 pentru operațiuni sensibile la temperatură, cum ar fi extracția ARN-ului și încărcarea qPCR; 13:00-16:00 pentru lucrări non-experimentale, cum ar fi analiza datelor. Această strategie poate preveni eficient interferența vârfurilor de temperatură ridicată cu etapele critice.

Experimentele moleculare în timpul unui val de căldură sunt un test atât al tehnicii, cât și al răbdării. Sub soarele neobosit de vară, poate că e timpul să puneți jos pipeta și să adăugați o cutie suplimentară de gheață la probe, pentru a permite instrumentului să disipeze mai multă căldură. Această respectare a fluctuațiilor de temperatură este tocmai cea mai prețioasă calitate de laborator în timpul lunilor toride de vară - la urma urmei, în căldura de 40°C a verii, chiar și moleculele au nevoie de o „regiune polară artificială” atent păzită.