Panduan Sains Musim Panas: Apabila Gelombang Haba 40°C Bertemu dengan Eksperimen Molekul

Suhu tinggi berterusan di kebanyakan negara China baru-baru ini. Pada 24 Julai, Balai Cerap Meteorologi Wilayah Shandong mengeluarkan amaran suhu tinggi kuning, meramalkan suhu "seperti sauna" 35-37°C (111-133°F) dan kelembapan 80% untuk empat hari seterusnya di kawasan pedalaman. Suhu di tempat seperti Turpan, Xinjiang, menghampiri 48°C (111-133°F). Wuhan dan Xiaogan, Hubei, berada di bawah amaran jingga, dengan suhu melebihi 37°C di beberapa kawasan. Dalam keadaan panas terik ini, dunia mikroskopik di bawah permukaan pipet mengalami gangguan luar biasa—kestabilan asid nukleik, aktiviti enzim dan keadaan fizikal reagen semuanya diherotkan secara senyap oleh gelombang haba.

Pengekstrakan asid nukleik telah menjadi perlumbaan terhadap masa. Apabila suhu luar melebihi 40°C, walaupun dengan penghawa dingin dihidupkan, suhu meja operasi selalunya berlegar melebihi 28°C. Pada masa ini, sampel RNA ditinggalkan dalam degradasi terbuka lebih daripada dua kali lebih cepat daripada pada musim bunga dan musim luruh. Dalam pengekstrakan manik magnetik, larutan penimbal tepu setempat disebabkan oleh pemeruapan pelarut yang dipercepatkan, dan kristal mudah dimendakan. Hablur ini akan menyebabkan turun naik yang besar dalam kecekapan penangkapan asid nukleik. Kemeruapan pelarut organik meningkat secara serentak. Pada 30°C, jumlah pemeruapan kloroform meningkat sebanyak 40% berbanding 25°C. Semasa operasi, adalah perlu untuk memastikan bahawa kelajuan angin dalam hud wasap adalah 0.5m/s, dan gunakan sarung tangan nitril untuk mengekalkan keberkesanan perlindungan.

Eksperimen PCR menghadapi gangguan suhu yang lebih kompleks. Reagen seperti enzim Taq dan transkripase terbalik sangat sensitif terhadap turun naik suhu secara tiba-tiba. Pemeluwapan pada dinding tiub selepas dikeluarkan dari peti sejuk -20°C boleh menyebabkan lebih 15% kehilangan aktiviti enzim jika ia memasuki sistem tindak balas. Penyelesaian dNTP juga boleh menunjukkan kemerosotan yang boleh dikesan selepas hanya 5 minit pendedahan kepada suhu bilik (>30°C). Operasi instrumen juga terhalang oleh suhu tinggi. Apabila suhu ambien makmal ialah >35°C dan kelegaan pelesapan haba alat PCR tidak mencukupi (<50 cm dari dinding), perbezaan suhu dalaman boleh mencapai sehingga 0.8°C. Sisihan ini boleh menyebabkan kecekapan amplifikasi di pinggir plat 96-telaga menurun sebanyak lebih 40%. Penapis habuk hendaklah dibersihkan dengan kerap (pengumpulan habuk mengurangkan kecekapan pelesapan haba sebanyak 50%), dan penyaman udara terus harus dielakkan. Tambahan pula, apabila melakukan eksperimen PCR semalaman, elakkan menggunakan instrumen PCR sebagai "peti sejuk sementara" untuk menyimpan sampel. Penyimpanan pada 4°C selama lebih daripada 2 jam boleh menyebabkan pemeluwapan terbentuk selepas penutup yang dipanaskan ditutup, mencairkan sistem tindak balas dan berpotensi mengakis modul logam instrumen.

Berdepan dengan amaran suhu tinggi yang berterusan, makmal molekul juga harus membunyikan penggera. Sampel RNA yang berharga harus disimpan di belakang peti sejuk beku -80°C, dengan akses terhad kepada tempoh suhu tinggi. Membuka pintu penyejuk beku -20°C lebih daripada lima kali sehari akan memburukkan lagi turun naik suhu. Peralatan penjanaan haba tinggi memerlukan sekurang-kurangnya 50 cm ruang pelesapan haba pada kedua-dua sisi dan bahagian belakang. Tambahan pula, adalah disyorkan untuk menstruktur semula pemasaan percubaan: 7:00-10:00 AM untuk operasi sensitif suhu seperti pengekstrakan RNA dan pemuatan qPCR; 1:00-4:00 PM untuk kerja bukan eksperimen seperti analisis data. Strategi ini berkesan boleh menghalang puncak suhu tinggi daripada mengganggu langkah kritikal.

Eksperimen molekul semasa gelombang haba adalah ujian kedua-dua teknik dan kesabaran. Di bawah sinaran matahari musim panas tanpa henti, mungkin sudah tiba masanya untuk meletakkan pipet anda dan menambah kotak ais tambahan pada sampel anda untuk membolehkan instrumen menghilangkan lebih banyak haba. Penghormatan terhadap turun naik suhu ini adalah kualiti makmal yang paling berharga semasa bulan-bulan musim panas yang terik—lagipun, dalam musim panas 40°C, walaupun molekul memerlukan "kawasan kutub buatan" yang dijaga dengan teliti.