Летњи научни водич: Када се топлотни талас од 40°C сусретне са молекуларним експериментима

Високе температуре су се последњих година задржале у већем делу Кине. Дана 24. јула, Метеоролошка опсерваторија покрајине Шандонг издала је жуто упозорење на високе температуре, предвиђајући температуре „сличне сауни“ од 35-37°C (111-133°F) и влажност ваздуха од 80% за наредна четири дана у унутрашњости. Температуре на местима попут Турпана, Синђанг, приближавају се 48°C (111-133°F). Вухан и Сјаоган, Хубеј, налазе се под наранџастим упозорењем, са температурама које у неким областима прелазе 37°C. У овој врелини, микроскопски свет испод површине пипета доживљава необичне поремећаје – стабилност нуклеинских киселина, активност ензима и физичко стање реагенса су све тихо искривљени топлотним таласом.

Екстракција нуклеинских киселина постала је трка са временом. Када спољна температура пређе 40°C, чак и са укљученим клима уређајем, температура операционог стола често лебди изнад 28°C. У овом тренутку, узорци РНК остављени на отвореном разграђују се више него двоструко брже него у пролеће и јесен. Код екстракције магнетним куглицама, раствор пуфера је локално засићен због убрзаног испаравања растварача, а кристали се лако таложе. Ови кристали ће изазвати велике флуктуације у ефикасности хватања нуклеинских киселина. Истовремено се повећава и испарљивост органских растварача. На 30°C, количина испаравања хлороформа се повећава за 40% у поређењу са 25°C. Током рада, неопходно је осигурати да брзина ветра у димњаку буде 0,5 м/с и користити нитрилне рукавице како би се одржала заштитна ефикасност.

ПЦР експерименти се суочавају са још сложенијим температурним поремећајима. Реагенси као што су Taq ензим и реверзна транскриптаза изузетно су осетљиви на изненадне температурне флуктуације. Кондензација на зидовима епрувете након вађења из замрзивача на -20°C може проузроковати губитак активности ензима преко 15% ако уђе у реакциони систем. dNTP раствори такође могу показати уочљиву деградацију након само 5 минута излагања собној температури (>30°C). Рад инструмента је такође отежан високим температурама. Када је температура околине у лабораторији >35°C и растојање за одвођење топлоте ПЦР инструмента је недовољно (<50 цм од зида), унутрашња температурна разлика може достићи чак 0,8°C. Ово одступање може проузроковати пад ефикасности амплификације на ивици плоче са 96 бунарића за преко 40%. Филтере за прашину треба редовно чистити (накупљање прашине смањује ефикасност одвођења топлоте за 50%), а треба избегавати директно климатизовање. Штавише, када се изводе ПЦР експерименти преко ноћи, избегавајте коришћење ПЦР инструмента као „импровизованог фрижидера“ за складиштење узорака. Чување на 4°C дуже од 2 сата може изазвати стварање кондензације након затварања загрејаног поклопца, што разблажује реакциони систем и потенцијално кородира металне модуле инструмента.

Суочене са сталним упозорењима на високе температуре, молекуларне лабораторије би такође требало да огласе узбуну. Драгоцене узорке РНК треба чувати у задњем делу замрзивача на -80°C, са приступом ограниченим на периоде са високим температурама. Отварање врата замрзивача на -20°C више од пет пута дневно погоршаће флуктуације температуре. Опрема која генерише високу топлоту захтева најмање 50 цм простора за дисипацију топлоте са обе стране и са задње стране. Штавише, препоручује се реструктурирање експерименталног времена: 7:00-10:00 за операције осетљиве на температуру као што су екстракција РНК и учитавање кПЦР; 13:00-16:00 за неекспериментални рад као што је анализа података. Ова стратегија може ефикасно спречити да врхови високих температура ометају критичне кораке.

Молекуларни експерименти током топлотног таласа су тест и технике и стрпљења. Под неумољивим летњим сунцем, можда је време да спустите пипету и додате додатну кутију леда узорцима како бисте омогућили инструменту да расипа више топлоте. Ово поштовање температурних флуктуација је управо најдрагоценији лабораторијски квалитет током врелих летњих месеци – на крају крајева, у летњим врућинама од 40°C, чак и молекулима је потребна пажљиво чувана „вештачка поларна област“.