离心机的温度在司法中的重要作用

离心机的温度在司法中的重要作用 | 时间: August-12 18:44:58 | 分类:技术栏目

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在司法鉴定、分子生物学、生物制药等领域,离心机几乎是实验室中出镜率最高的仪器了,而离心温度控制一直是最关键却容易被忽视的一点。今天就让小编带你走近离心机的世界一探究竟吧!
  相信看过美剧《CSI》(犯罪现场调查)的朋友们一定对剧中诸如指纹数据库、从带血棉签中五分钟内验出DNA等等炫酷的证据检测桥段并不陌生,虽然是源于想象的虚构,但却自然而逼真。其实,纵观司法科学鉴定技术的发展长河,《CSI》里面的许多高科技手法在现实中已被广泛应用,特别是DNA技术的应用无疑是个历史性的突破。
  从犯罪现场到实验室的王牌证据
  长期以来,作为给犯罪嫌疑人定罪的“毋庸置疑的铁证”,DNA鉴定一直被认为是目前法庭科学领域中最有效的统一认定技术,虽然说对于少数特殊情况存在一定的例外和局限性,但总的来说,DNA证据仍是当今人类世界可靠性最高的证据。尤其是在血腥的犯罪现场留有血迹、精斑、毛发等人体生物检材的命案中,DNA证据一直是对付罪犯的利器,被社会各界寄予厚望。
  众所周知,得到足量且纯净的DNA样本是进行准确鉴定的前提,因此DNA提取纯化技术是法医DNA检验的第一个步骤,也是最关键的步骤。通常,从犯罪现场提取到的各种生物检材难免会腐败、变质和被污染,这就对DNA提取纯化技术有了更高的要求。目前在法医实验室中,常用的提取方法无外乎五种,即Chelex100法、有机法(苯酚-氯仿提取)、磁珠法、盐析法、碱性法(NaOH提取)。不管哪种方法,提取过程大体上分为材料准备、破碎细胞或包膜以释放内容物、核酸分离纯化、沉淀或吸附核酸并去除杂质、将核酸溶解在适量缓冲液或水中。而作为整个过程当中至关重要的环节,离心分离的好坏直接决定着实验的成败。
  不容忽视的离心内部环境——温度控制
  说到DNA提取等生物样品分离实验,除了在司法鉴定中扮演着举足轻重的角色以外,在基因工程和蛋白质工程等分子生物学领域也应用极广,而样品分离实验自然离不开离心机的性能技术指标与正确使用,比如转速设定、离心时间、摆放位置等,而其中最关键也是容易被忽视的一点就是样品的温度控制。下面我们拿DNA提取实验举例,采用传统且应用最广泛的有机法在不同温度条件下提取血液DNA。 
  在细胞的细胞核中,DNA与蛋白质结合形成染色体,因此提取DNA时既要将蛋白质等物质除尽,又要尽可能保持DNA分子的完整性,即保持DNA带不发生断裂,无外源核酸污染。实验在4℃和常温条件下分别进行。4℃条件下采用高速冷冻离心机,而常温条件采用小型台式高速离心机,实验结果显示,4℃条件提取的DNA条带整齐无拖带,而常温提取的DNA有明显的拖带现象,表明前者的DNA片段完整无断裂,未被污染,且分子大小相同,而后者的DNA有部分已断裂。在本实验采用的有机法中,由于酚类容易被氧化,产生醌、二羧酸等氧化物,可破坏核酸中的磷酸二酯键,并引起DNA链的交联,常温条件下由于离心机转子高速旋转产生大量热,加速了酚的氧化,并增加了血液中细胞释放的内源核酸酶的活性,导致部分基因组DNA降解。而在4℃条件下提取的DNA由于温度低,酚不易被氧化,内源核酸酶活性较低,因此能够保证DNA的完整性。
  看过了上面的实验,您是不是对温度控制的重要性有了直观的认识呢?其实,对于诸如生物制药或营养物质萃取等对生物活性保留要求很苛刻的技术项目,离心萃取的温度都需要严格符合要求,与标准相差几摄氏度可能就会严重影响品质,常见的情况就是超过温度区间范围会对活性酶的指标有影响或者温度过低导致凝结,因此选用带精确温控的离心机则是重中之重。
  需要严格温控的实验基本上都要求样品保持在较低的温度,因此在使用带冷冻功能的离心机之前需要进行预冷,并进行温度校准和监测温度波动。现在问题来了,市面上离心机的温度传感器通常都在机腔内,而中间会隔着不同大小规格的离心管,不同型号的转子以及腔内空气等介质,所以即使准备工作做得很周全,在离心机高速运转的时候,传感器所探测到的腔体温度与样品的实际温度难免会有差值,这个差值又因为转子选择,温度、转速设置的不同而发生进一步的变化。如前所述,这个差值在那些要求极为苛刻的实验项目中是绝不允许的。

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