???? Kary Mullis博士也許并沒有想到，他發(fā)明的PCR技術(shù)能夠在未來三十年保持長盛不衰。這不僅要歸功于DNA聚合酶的發(fā)展，也要歸功于PCR儀的不斷升級。如今，反應效率提高，反應體積減少，使得PCR逐漸應用在更廣泛的領域。選購PCR儀，似乎并不是一件難事。然而，對于一些關(guān)鍵的參數(shù)，你真的了解它們的意義嗎？
現(xiàn)在，快速PCR已成為一種潮流。反應時間從90分鐘縮短到30分鐘，絕對是受歡迎的，畢竟誰也不想在預約PCR儀時排隊等太久。溫度循環(huán)是所有PCR的基礎。儀器的變溫速率將決定PCR運行的整體速度。毫無疑問，變溫越快，PCR運行也越快。宣傳資料往往也會首先展示最高變溫速率以暗示PCR儀運行速度更快。因此，在拿到參數(shù)表時，我們第一時間會留意變溫速率，也就是升降溫速率。
不過，如果大家留心看，通常會發(fā)現(xiàn)ramp rate前面還會有一個Max，這說明制造商公布的是最大變溫速率。最大模塊變溫速率（maximum block ramp rate）表示模塊變溫速率的極限峰值。在PCR運行過程中，上述最大性能只在極短的時間內(nèi)可達到，那種掐著秒表來計算變溫速率的方法是不可取的。因此有誠意的制造商還會公布平均模塊變溫速率（average block ramp rate），表示在較長的變溫范圍內(nèi)溫度變化的速率。這個參數(shù)沒那么炫目，但更具參考意義，具有比較價值。
當然，樣品的變溫速率可沒有模塊那么高。這就好比在爐子上燒水，爐子很快就達到100oC以上，但水可能只有50oC。模塊的熱量傳遞到樣品還需要一定的滯后時間。因此，只根據(jù)模塊溫度編程而不考慮樣品體積的變溫速率并不能算準確。Applied Biosystems在這一點上就很周道，提供了另一種參數(shù)，平均樣本變溫速率(average sample ramp rate)或者最大樣品變溫速率（maximum sample ramp rate）。這個參數(shù)能反應儀器根據(jù)體積來控制樣品達到設置溫度、遵循預設的實驗方案運行的真實能力，更有效地評估PCR儀的真實性能。
對于PCR反應而言，最重要的莫過于溫度控制的準確性。由于PCR是一個幾何級數(shù)擴增的過程，不論是變性、退火還是延伸都需要準確控制溫度，對退火而言溫控顯得尤為重要。有時，退火溫度相差1oC，就能帶來迥然不同的結(jié)果。目前，市場上的大多數(shù)PCR儀采用Peliter元件加熱，溫度準確性在±0.2oC左右。
溫度控制算法的精確性無疑會影響溫度控制的精確。前面提到的模塊熱過沖，需要非常豐富的經(jīng)驗，精確的算法才可使不同體積的樣本達到穩(wěn)定的設置點溫度且無過沖及相關(guān)的負面效應。
對于96孔板PCR儀來說，另一個重要的參數(shù)是溫度均一性，這指的是各孔之間的溫度差異。均勻擴增反應板各孔的能力至關(guān)重要，在實驗設計時常常被忽略。如果孔間的溫度條件不一致，那么我們自然無法通過比較兩個不同位置的反應孔數(shù)據(jù)，而得到可靠的結(jié)論。大多數(shù)儀器的溫度均一性在±0.3到±0.5oC之間。比如，Eppendorf的Mastercycler Pro S，在20-72oC時，均一性≤ ±0.3oC，在95oC，均一性≤ ±0.4oC。
對于梯度PCR而言，溫度準確性的要求似乎更高。梯度PCR儀最先由Eppendorf公司在1998年研發(fā)成功推向市場（Mastercycler Gradient）。通過設置一系列的梯度退火溫度進行擴增，從而一次反應就可以篩選出最適合的退火溫度，優(yōu)化實驗，在節(jié)約成本的同時也節(jié)約了時間。
傳統(tǒng)的梯度PCR儀的加熱模塊由分別控溫的2個Peltier元件組成，對它們設置不同的溫度，通過熱傳導可形成溫度梯度。不過，由于均勻的金屬加熱模塊兩端設置的高溫和低溫之間的熱學相互作用，無法實現(xiàn)真正的線性梯度。實際上，均勻的金屬加熱模塊上的溫度更多呈S形曲線而非線性梯度，列間的溫度差異不一致使其難以確定優(yōu)化后的真實退火溫度，尤其是在優(yōu)化難以處理的試驗時。
雖說PCR儀已逐漸設計成個人化的儀器，但真的是實驗室中人手一臺，顯然并不太實際。實驗室中通常有多個課題，每個人的應用也各不相同，因此PCR儀最好能滿足不同的需求。96孔模塊是大多數(shù)人的選擇，但未來有什么樣的需求，當下并不清楚。抱著開放的心態(tài)，選擇一臺靈活的PCR儀，也許是明智的。
性能要高端，操作可得簡單，這也是PCR儀選購時一個重要的考慮因素。畢竟，實驗室里用戶的水平參差不齊，既有經(jīng)驗豐富的老手，也有剛剛?cè)腴T的新手。操作直觀、輕松編程，相信是每個人的愿望。
幸運的是，如今的制造商在設計時都考慮到這一點，紛紛采用碩大的觸摸屏。有些人可能還不太習慣，但大多數(shù)人享受著這種隨便點點就能設置好程序的過程。
遠程訪問也增強了用戶體驗，它讓用戶能夠通過智能手機或平板電腦，調(diào)整操作并查看初步結(jié)果。
隨著PCR的應用越來越廣泛，人們也希望將PCR儀帶出實驗室，帶到診所和田間。一些制造商也推出了便攜的PCR儀。不過，在大多數(shù)情況下，儀器還是擺在擁擠的實驗臺上。而且，一些必要的組件是不可少的，比如加熱元件、電源等。因此，高性能的PCR儀還是占有一定的體積。不過，如今連測序儀都跟U盤一般大了，還有什么是不可能的呢。
過去三十年，PCR已經(jīng)帶給了我們很多的驚喜。未來，儀器性能會更高，操作會更簡便，功能會更多樣，只是，選擇會更困難。擦亮雙眼，看看你真的需要什么，再做決定吧。