サーマルサイクラー

サーマルサイクラー（サーマルサイクラー、PCR装置、DNAアンプとも呼ばれる）は、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）によってDNA断片を増幅するために最も一般的に使用される実験装置です。 ^{[ 1 ]}サーマルサイクラーは、制限酵素消化や迅速診断など、温度に敏感な他の反応を促進するためにも実験室で使用されることがあります。 ^{[ 2 ]} この装置には、反応混合物が入ったチューブを挿入できる穴のあるサーマルブロックがあります。サイクラーは、ブロックの温度をあらかじめプログラムされた個別のステップで上昇および下降させます。

初期のサーマルサイクラーは、DNAポリメラーゼIのクレノウ断片で使用するために設計されました。この酵素は増幅プロセスの加熱ステップごとに破壊されるため、サイクルごとに新しい酵素を追加する必要がありました。そのため、自動ピペットと開放型の反応チューブをベースとした扱いにくい装置になっていました。その後、PCRプロセスはThermus aquaticus由来の耐熱性DNAポリメラーゼを使用するように改良され、サーマルサイクラーの設計が大幅に簡素化されました。古い装置の中には、温度制御のためにブロックをオイルバスに浸すものもありましたが、現代のPCR装置ではペルチェ素子が一般的に使用されています。高品質のサーマルサイクラーには、迅速な温度変化とブロック全体の均一な温度を実現するために銀ブロックが使用されていることがよくあります。また、熱容量の高い複数のブロックを備え、それぞれを一定温度に保ち、自動プロセスによって反応チューブをブロック間を移動させるサイクラーもあります。さらに、マイクロ流体チップ上の高温ゾーンと低温ゾーンを反応混合物がチャネルを介して移動する小型サーマルサイクラーも開発されています。定量PCR用に設計されたサーマルサイクラーには、反応サイクル中に蛍光をモニタリングできる光学システムが搭載されている。

最新のサーマルサイクラーには、反応チューブの蓋に押し付けられる加熱蓋が装備されています。これにより、反応混合物からの水が蓋の内側に凝縮するのを防ぎます。従来は、この目的のために鉱物油の層が使用されていました。一部のサーマルサイクラーには、非標準または多様なタイプのPCRプラスチック器具に対応できるように、完全に調整可能な加熱蓋が装備されています。^{[ 3 ]}

サーマルサイクラーの中には、複数のブロックを備え、複数の異なるPCRを同時に実行できるものがあります。また、ブロック内の異なる部分で異なる温度を設定できる勾配機能を備えたモデルもあります。これは、PCRプライマーに適したアニーリング温度をテストする際に特に役立ちます。

• OpenPCRは、オープンソースのPCRサーマルサイクラーです。