相信看過美劇《CSI》（犯罪現(xiàn)場調(diào)查）的朋友們一定對劇中諸如指紋數(shù)據(jù)庫、從帶血棉簽中五分鐘內(nèi)驗(yàn)出DNA等等炫酷的證據(jù)檢測橋段并不陌生，雖然是源于想象的虛構(gòu)，但卻自然而逼真。其實(shí)，縱觀司法科學(xué)鑒定技術(shù)的發(fā)展長河，《CSI》里面的許多高科技手法在現(xiàn)實(shí)中已被廣泛應(yīng)用，特別是DNA技術(shù)的應(yīng)用無疑是個歷史性的突破。
從犯罪現(xiàn)場到實(shí)驗(yàn)室的王牌證據(jù)
長期以來，作為給犯罪嫌疑人定罪的“毋庸置疑的鐵證”，DNA鑒定一直被認(rèn)為是目前法庭科學(xué)領(lǐng)域中最有效的統(tǒng)一認(rèn)定技術(shù)，雖然說對于少數(shù)特殊情況存在一定的例外和局限性，但總的來說，DNA證據(jù)仍是當(dāng)今人類世界可靠性最高的證據(jù)。尤其是在慘不忍睹的犯罪現(xiàn)場留有血跡、精斑、毛發(fā)等人體生物檢材的命案中，DNA證據(jù)一直是對付罪犯的利器，被社會各界寄予厚望。
眾所周知，得到足量且純凈的DNA樣本是進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定的前提，因此DNA提取純化技術(shù)是法醫(yī)DNA檢驗(yàn)的第一個步驟，也是最關(guān)鍵的步驟。通常，從犯罪現(xiàn)場提取到的各種生物檢材難免會腐爛、變質(zhì)和被污染，這就對DNA提取純化技術(shù)有了更高的要求。目前在法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室中，常用的提取方法無外乎五種，即Chelex100法、有機(jī)法、磁珠法、鹽析法、堿性法（NaOH提取）。不管哪種方法，提取過程大體上分為材料準(zhǔn)備、破碎細(xì)胞或包膜以釋放內(nèi)容物、核酸分離純化、沉淀或吸附核酸并去除雜質(zhì)、將核酸溶解在適量緩沖液或水中。而作為整個過程當(dāng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，離心分離的好壞直接決定著實(shí)驗(yàn)的成敗。
不容忽視的離心內(nèi)部環(huán)境——溫度控制
說到DNA提取等生物樣品分離實(shí)驗(yàn)，除了在司法鑒定中扮演著舉足輕重的角色以外，在基因工程和蛋白質(zhì)工程等分子生物學(xué)領(lǐng)域也應(yīng)用極廣，而樣品分離實(shí)驗(yàn)自然離不開離心機(jī)的性能技術(shù)指標(biāo)與正確使用，比如轉(zhuǎn)速設(shè)定、離心時間、擺放位置等，而其中最關(guān)鍵也是容易被忽視的一點(diǎn)就是樣品的溫度控制。下面我們拿DNA提取實(shí)驗(yàn)舉例，采用傳統(tǒng)且應(yīng)用最廣泛的有機(jī)法在不同溫度條件下提取血液DNA。
在細(xì)胞的細(xì)胞核中，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，因此提取DNA時既要將蛋白質(zhì)等物質(zhì)除盡，又要盡可能保持DNA分子的完整性，即保持DNA帶不發(fā)生斷裂，無外源核酸污染。實(shí)驗(yàn)在4℃和常溫條件下分別進(jìn)行。4℃條件下采用高速冷凍離心機(jī)，而常溫條件采用小型臺式高速離心機(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，4℃條件提取的DNA條帶整齊無拖帶，而常溫提取的DNA有明顯的拖帶現(xiàn)象，表明前者的DNA片段完整無斷裂，未被污染，且分子大小相同，而后者的DNA有部分已斷裂。在本實(shí)驗(yàn)采用的有機(jī)法中，由于酚類容易被氧化，產(chǎn)生醌、二羧酸等氧化物，可破壞核酸中的磷酸二酯鍵，并引起DNA鏈的交聯(lián)，常溫條件下由于離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大量熱，加速了酚的氧化，并增加了血液中細(xì)胞釋放的內(nèi)源核酸酶的活性，導(dǎo)致部分基因組DNA降解。而在4℃條件下提取的DNA由于溫度低，酚不易被氧化，內(nèi)源核酸酶活性較低，因此能夠保證DNA的完整性。【1】
看過了上面的實(shí)驗(yàn)，您是不是對溫度控制的重要性有了直觀的認(rèn)識呢？其實(shí)，對于諸如生物制藥或營養(yǎng)物質(zhì)萃取等對生物活性保留要求很苛刻的技術(shù)項(xiàng)目，離心萃取的溫度都需要嚴(yán)格符合要求，與標(biāo)準(zhǔn)相差幾攝氏度可能就會嚴(yán)重影響品質(zhì)，常見的情況就是超過溫度區(qū)間范圍會對活性酶的指標(biāo)有影響或者溫度過低導(dǎo)致凝結(jié)，因此選用帶精確溫控的離心機(jī)則是重中之重。
需要嚴(yán)格溫控的實(shí)驗(yàn)基本上都要求樣品保持在較低的溫度，因此在使用帶冷凍功能的離心機(jī)之前需要進(jìn)行預(yù)冷，并進(jìn)行溫度校準(zhǔn)和監(jiān)測溫度波動。現(xiàn)在問題來了，市面上離心機(jī)的溫度傳感器通常都在機(jī)腔內(nèi)，而中間會隔著不同大小規(guī)格的離心管，不同型號的轉(zhuǎn)子以及腔內(nèi)空氣等介質(zhì)，所以即使準(zhǔn)備工作做得很周全，在離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，傳感器所探測到的腔體溫度與樣品的實(shí)際溫度難免會有差值，這個差值又因?yàn)檗D(zhuǎn)子選擇，溫度、轉(zhuǎn)速設(shè)置的不同而發(fā)生進(jìn)一步的變化。如前所述，這個差值在那些要求極為苛刻的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中是絕不允許的。
奧豪斯離心機(jī)陪你玩轉(zhuǎn)溫度控制
看了這么多，有人一定要問，有沒有什么好的辦法能自動解決這個溫度差值呢？重點(diǎn)馬上登場。配有強(qiáng)勁的冷凍系統(tǒng)和樣品溫度補(bǔ)償功能的奧豪斯FC5515R高速冷凍離心機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，全面瓦解讓您頭疼的溫度控制難題！
早在產(chǎn)品研發(fā)階段，奧豪斯就對在不同條件下腔體溫度與樣品實(shí)際溫度間的溫差數(shù)據(jù)進(jìn)行了完善的測定，建立了補(bǔ)償模型，并將這個補(bǔ)償模型內(nèi)置在離心機(jī)的控制軟件系統(tǒng)，傳感器測得的腔體溫度經(jīng)過補(bǔ)償，出現(xiàn)在顯示屏上的溫度數(shù)值即為離心樣品的實(shí)際溫度，保證離心過程在設(shè)定的樣品溫度進(jìn)行。這樣一來，通過系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的樣品溫度補(bǔ)償，完美地解決了離心機(jī)設(shè)置顯示的溫度與離心過程中樣品的實(shí)際溫度不一致的問題。此外，F(xiàn)C5515R強(qiáng)勁的冷凍系統(tǒng)保證了即便在全速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也能將溫度保持在所需溫度。
怎么樣，看完了上面的精彩片段您還會為離心過程中的溫度控制難題發(fā)愁嗎？事實(shí)上，奧豪斯所有帶冷凍功能的離心機(jī)型號都具有以上所述的特點(diǎn)。如果您想了解更多相關(guān)案例以及奧豪斯離心機(jī)家族的產(chǎn)品信息，或正在尋求更專業(yè)細(xì)致的選型指導(dǎo)，請及時聯(lián)系我們，我們的工程師們將會在第一時間為您提供專業(yè)的解答和建議！
【1】參考文獻(xiàn)：李強(qiáng)子，張麗. 溫度對提取DNA質(zhì)量的影響[J]. 中國生物制品學(xué)雜志，2016年4月，29(4)
