一、DNA提取核心仪器
离心机
离心机通过高速旋转产生的离心力分离样本中的细胞碎片、蛋白质等杂质,保留目标DNA。例如,在鸡血细胞处理中,离心机可加速细胞破裂,释放核内DNA。高速冷冻离心机还能在低温环境下分离基因组DNA,防止核酸降解。该设备在法医学微量样本处理中尤为重要,可浓缩痕量DNA。
全自动核酸提取仪
该仪器通过预装试剂盒自动完成裂解、吸附、洗涤和洗脱等步骤,大幅提升提取效率。例如,基于“电荷吸附”原理的全自动系统能特异性吸附DNA,实现微量样本(如法医物证)的高效富集,同时避免人工操作导致的污染。部分系统还整合荧光检测模块,实时分析DNA浓度与质量。
恒温水浴锅
用于维持裂解液或酶反应的最适温度(如37℃或56℃),确保蛋白酶K等试剂的活性,充分分解蛋白质杂质。
二、DNA鉴定关键设备紫外分光光度计
通过检测DNA溶液在260nm(核酸吸收峰)和280nm(蛋白质吸收峰)的吸光值(OD值),计算DNA浓度(公式:浓度=OD260×50μg/mL×稀释倍数),并评估纯度(OD260/OD280>1.8为高纯度DNA)。Nanodrop分光光度计因其微量检测(仅需1-2μL)和快速分析特性,成为实验室常用工具。
凝胶电泳仪
利用琼脂糖凝胶的分子筛效应,在电场中分离不同大小的DNA片段。通过溴化乙锭(EB)染色,紫外灯下可观察DNA条带,判断完整性(如基因组DNA应呈单一明亮条带)及片段大小。该技术也用于PCR产物质控。
PCR扩增仪
通过温度循环(变性-退火-延伸)扩增特定DNA片段。在法医学中,PCR仪可扩增短串联重复序列(STR),用于个体识别。现代仪器支持多色荧光标记,同时分析多个STR位点。例如,FBI检测13个STR位点,每个位点有9种以上等位基因,通过荧光峰值判断纯合或杂合状态。
荧光染料检测仪
使用PicoGreen等染料特异性结合双链DNA,通过荧光强度定量。相比紫外分光法,该方法抗干扰能力更强,尤其适用于含杂质(如酚类)的样本。
三、自动化与高通量设备
全自动DNA提取与分析系统
整合提取、扩增与检测模块,实现“样本进-结果出”的一站式流程。例如,某系统可在提取后直接进行多靶标STR扩增,并通过荧光模块实时分析,显着提升法医微量检材的检出率。此类系统在祖源分析、灾难遇难者身份确认中发挥关键作用。
高通量测序仪
如NextSeq 500系统支持外显子组、全基因组测序,通过边合成边测序(Sequencing-by-Synthesis)技术获取DNA序列信息,用于遗传病诊断或物种鉴定。
四、应用场景与技术趋势
DNA提取与鉴定仪器广泛应用于:
法医学:犯罪现场DNA比对、亲子鉴定;
医学:遗传病筛查(如无创产前检测)、肿瘤液体活检;
生物学研究:物种进化分析、转基因作物检测;
环境监测:病原微生物鉴定、宿主DNA残留分析。
未来技术将向微型化(便携式设备)、自动化(机器人操作)和多功能集成(提取-扩增-测序一体化)发展,进一步提升实验效率与准确性。