简介

温度循环是所有PCR的基础，PCR仪性能对于您和您的研究具有至关重要的作

用。温度、变温速率和保持时间是影响PCR反应成功的关键参数。高性能PCR

仪必须能够精确控制液体(反应)温度和保持时间，不受反应体积的影响。PCR

仪对温度和保持时间的控制在PCR优化实验中具有更重要的作用。PCR仪必须

在正常PCR和PCR优化运行过程中提供相同的性能。本文分析了采用Applied

Biosystems™ VeriFlex™温度控制技术或传统梯度加热模块的仪器的构造，并对

其性能进行比较。

什么是梯度温度控制？

梯度温度控制是帮助用户进行PCR优化实验的特性之一，以便确定PCR实验方

案的最佳温度和保持时间，尽量减少实验次数。在理论上，真正的梯度应在均

匀的金属加热模块上显示线性温度斜率，如图1所示。

目前市场上的梯度PCR仪的结构都是在均匀的金属加热模块下方有两个独立的

加热/冷却元件，如图2所示。这种设计存在如下限制：

• 在梯度PCR仪中，用户只能设置两个温度，无法控制加热模块上的其他区域的

温度。

• 由于均匀的金属加热模块两端设置的高温和低温之间的热学相互作用，无法

实现真正的线性梯度。实际上，均匀的金属加热模块上的温度更多呈S形曲线

而非线性梯度，如图3所示。

用于热循环的VeriFlex温度控制技术

图1. 线性梯度温度。

图2. 梯度PCR仪的结构。

图3. 非线性梯度温度。

应用说明 3 VeriFlex 温度控制技术

图4. VeriFlex加热模块结构。

型号名称 货号

Eppendorf Mastercycler Nexus Gradient 6331 000.017

Eppendorf Mastercycler Nexus GX2 6336 000.015

Bio-Rad C1000 Touch 96孔 185-1196

Bio-Rad T100 186-1096

Applied Biosystems ProFlex 1 x 96孔 4484075

Applied Biosystems SimpliAmp A24811

SensoQuest LabCycler 011-101, 012-103

Bioer GeneMax BYQ6067

Takara Dice Touch TP 350

温度设置点1 (°C) 50.5 51.7 53.6 56.2 58.8 61.2 63.8 66.4 68.3 69.5

加热模块温度测量值2 (°C) 50.6 51.8 53.7 56.1 58.7 61.2 63.8 66.3 68.4 69.4

Delta3 (°C) 0.1 0.1 0.1 –0.1 –0.1 0.0 0.0 –0.1 0.1 –0.1

VeriFlex技术与传统梯度的比较

什么是VeriFlex加热模块温度控制？

采用VeriFlex技术的PCR仪在3个或更多金属加热模块下方

分别有3个或更多独立的加热/冷却元件，如图4所示。每对

加热/冷却元件和金属加热模块相互之间完全隔离，有助于

防止热学相互作用。因此，VeriFlex技术可以在金属加热模

块上实现真正的线性温度斜率，如图1所示，最多设置多

达6种不同的温度。用户可以单独设置各个温度区域，更

好地控制温度优化。

材料与方法

采用本部分所述的相同的设备和方法对表1中的仪器进行

测试。

表1. 测试的仪器。

VeriFlex技术与传统的梯度加热模块的准确度比较

在本研究中，利用梯度或VeriFlex加热模块技术改变温度，

测试各仪器。使用60°C (常用的退火温度)作为中心点，然

后在仪器容许的最大温度范围内测试各加热模块。表2列

出了几种温度设置、真实测量值和计算差异。

表2. 在20°C范围内不同设置点的准确度范例。使用NIST (美国国家标准技术局)可追溯的VeriFlex 96孔温

度确认试剂盒(货号：4377669)及3种温度传感器测量加热

模块的温度。每个传感器测量8个位置的温度，共提供加

热模块不同点的24个温度测量值。温度传感器分布示意图

如图5所示。

温度是指每排、列或区域的平均传感器温度。

1. PCR仪界面显示。

2. 使用VeriFlex 96孔温度确认试剂盒测量。

3. 参见表3，了解各仪器在整个温度范围内观察到的最大偏差值。

孔A3、A7和A11的位置5温度测试点

加热盖温度测试点

带状电缆

图6. PCR仪金属加热模块上测得的温度曲线。

仪器 温度范围范围内的

不同温度数

准确性(最大偏差值，设置点与真实值)

Bio-Rad C1000 Touch 24°C 8 –1.2°C @ 75°C

Bio-Rad T100 25°C 8 +0.6°C @ 50°C

SensoQuest LabCycler 40°C 12 –0.9°C @ 66.9°C

Eppendorf Mastercycler Nexus Gradient 20°C 12 –0.2°C @ 58.8°C

Eppendorf Mastercycler Nexus GX2 12°C 8 –0.4°C @ 61.8°C

Bioer GeneMax 30°C 6 +0.3°C @ 69°C

Applied Biosystems Proflex 25°C 6 –0.2°C @ 75°C

Applied Biosystems SimpliAmp 20°C 3 0.0 @ 60°C

Takara Dice Touch 24°C 12 –0.8°C @ 58.9°C

结果

各PCR仪的金属加热模块上测得的温度曲线如图6所示。VeriFlex加热模块温度曲线显示了整个加热模块上真正的线性温

度控制。所有梯度加热模块均显示了相似的非线性温度曲线(红线)，列间的温度差异不一致(蓝色条块)，Bioer GeneMax

PCR仪除外。列间的温度差异不一致使其难以确定优化后的真实退火温度，尤其是在优化难以处理的试验时。

表3列出了仪器公布的温度范围值和可设置的不同温度数，以及各仪器设置点温度和实际测量温度间的最大偏差值。

表3. 传统的梯度模块与VeriFlex技术的温度准确性比较。

如需了解更多信息，请登录 thermofisher.com/thermalcyclers

传统梯度 VeriFlex技术

一个均匀的金属加热模块 多个分隔的金属加热模块

仅两个温度设置点，在金属加热模块的两端 每个单独的金属模块均可设置温度

在金属加热模块的两端进行温度控制 对各个单独的金属加热模块进行独立且精确的温度控制

金属加热模块上的温度为非线性的 多个单独的金属模块上的温度是线性的

在梯度实验中，金属加热模块上的温度保持时间各异 可以准确地设置温度保持时间

在梯度实验中，很难分辨微小的温度差异 轻松对各个单独的金属加热模块进行独立且精确的温度控制，能够分辨0.1°C的温度差异

梯度模式下的温度准确性与正常模式下的温度准确性不匹配

在VeriFlex模式或正常模式下维持相同的温度准确性

总结

VeriFlex技术的其他应用？

VeriFlex加热模块提供了优于梯度的PCR优化方法。VeriFlex加热模块包括多个Peltier模块，由温度控制器单独控制。各

个Peltier模块采用隔热材料进行物理隔离，使相邻的Peltier模块间的温度干扰最小化。这可以实现多个温度区域的精确

控制。

• 提供高度准确的最佳退火温度测定，可避免猜测

• 有助于节省时间，能够在单次PCR实验中运行具有不同退火温度的多个反应

• 可将PCR仪用作具有多个精确孵育温度的金属浴

温度控制

VeriFlex加热模块 其他厂商的梯度模块

软件推导的S型曲线梯度需要更多猜测：

• 实际温度和保持时间与设置有差异

• 列间的温度差异不同

• 升降温速率有差异

您优化的温度就是您实验的真实温度：

• 精确的温度控制和保持时间

• 精确的区域间温度差异

• 一致的升降温速率

• VeriFlex模块维持变温速率