这里从PCR实验室布局、工作区域的主要功能和设备配置、实验室的通风系统及压力控制及其他注意事项来解说。
基因扩增实验又称PCR实验,其特点是能将微量的DNA大幅增加,PCR是分子生物学研究和实验的常规方法,广泛应用于生物学各个领域。
例如:艾滋病检测、乙型肝炎、禽疫病、癌基因的检测和诊断,DNA指纹、个体识别、亲子鉴定及法医物证、动植物检疫,动物及其衍生产品检测,动物饲料、化妆品、食品卫生检测,转基因作物与转基因微生物检测等。
PCR实验室原则上为试剂准备区、样品制备区、扩增区和扩增产物分析区四个单独的工作区域并设有专用走廊,各工作区域应设缓冲间,工作区与缓冲间宜安装连锁装置。
不同功能的工作区应是分隔独立的,各工作区有明显的标志,不能直通,如果紧密相连,需安装物品传递窗。前两区为扩增前区,后两区为扩增后区,扩增前区与扩增后区应严格分开。
1、试剂准备区:主要进行试剂的制备、分装和主反应混合液的制备。试剂和用于样品制作的材料应直接运送至该区,不得经过其它区域。试剂原材料必须贮存在本区内,并在本区内制备成所需的试剂。本区主要设备有天平、冰箱、离心机、加样器、振荡器等。对于气流压力的控制,本区并没有严格的要求。
2、样品制备区:主要进行样品的保存、核酸(RNA、DNA)提取、贮存及其加入至扩增反应管和测定DNA的合成。本区主要设备有冰箱、生物安全柜、离心机、加样器、振荡器、恒温水浴等。本区的压力梯度要求为:相对于邻近区域为正压,以避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。
3、扩增区:该区域的功能是DNA扩增和扩增片段的测定。此外,反应混合液(来自试剂贮存和制备区)制备成反应混合液和已制备的DNA模板(来自标本制备区)的加入等也可在本区内进行。对于气流压力的控制,相对于邻近区域为负压,以避免气溶胶从本区漏出。
为避免气溶胶所致的污染,应尽量减少在本区内不必要的走动。个别操作如加样等应在超净台内进行。该区域的设备主要是核酸扩增热循环仪、加样器、超净台等。
其中热循环仪的电源应专用,并配备一个稳压电源或UPS,以防止由于电压的波动对扩增测定的影响主要进行DNA扩增。本区的压力梯度要求为:相对于邻近区域为负压,以避免气溶胶从本区漏出。
4、扩增产物分析区:扩增产物的测定。本区主要设备有酶标仪、洗板机、加样器和水浴箱等。本区的压力梯度的要求为:相对于邻近区域为负压,以避免扩增产物从本区扩散至其它区域。
各区域之间应具备单向的实验工艺流、物流、人流与气流,形成单向流程的保护屏障,避免实验之间的相互干扰,防止气溶胶扩散对实验过程造成污染。
PCR实验室并没有严格的净化要求,但是为避免各个实验区域交叉污染的可能性,宜采用全送全排的气流组织形式,严格控制送、排风的比例以保证各实验区压力要求。
另外,PCR实验室内通常有生物安全柜、通风柜等生产设备,这类设备排风量大且使用时间有间隔性,并不与空调系统运行时间一致,这就导致有这些设备的房间在设备启停的时候很容易失压,原本正常的压力梯度瞬间就破坏了。这正是PCR实验室空调系统设计的难点所在。
实验室围护结构应牢固、气密性好。所有阴阳角宜采用圆弧过渡,墙体内壁光洁、不积尘、耐腐蚀、易清洗消毒。地面使用PVC卷材或环氧树脂自流坪,材料应满足无缝隙、无渗漏、光洁、耐腐蚀的要求。