Cẩm nang Khoa học Mùa hè: Khi đợt nắng nóng 40°C gặp gỡ các thí nghiệm phân tử

Nhiệt độ cao đã kéo dài trên khắp Trung Quốc trong thời gian gần đây. Ngày 24 tháng 7, Đài Khí tượng tỉnh Sơn Đông đã ban hành cảnh báo nhiệt độ cao mức vàng, dự báo nhiệt độ "như trong phòng xông hơi" từ 35-37°C (111-133°F) và độ ẩm 80% trong bốn ngày tới ở các khu vực nội địa. Nhiệt độ ở những nơi như Turpan, Tân Cương, đang tiến gần đến 48°C (111-133°F). Vũ Hán và Xiaogan, Hồ Bắc, đang trong tình trạng cảnh báo mức cam, với nhiệt độ vượt quá 37°C ở một số khu vực. Trong cái nóng như thiêu đốt này, thế giới vi mô bên dưới bề mặt của các ống nghiệm đang trải qua những xáo trộn bất thường - sự ổn định của axit nucleic, hoạt động của enzyme và trạng thái vật lý của thuốc thử đều bị biến đổi một cách âm thầm bởi đợt nắng nóng.

Quá trình chiết tách axit nucleic đã trở thành một cuộc chạy đua với thời gian. Khi nhiệt độ ngoài trời vượt quá 40°C, ngay cả khi bật điều hòa, nhiệt độ bàn thao tác thường xuyên ở mức trên 28°C. Lúc này, các mẫu RNA để ngoài trời bị phân hủy nhanh hơn gấp đôi so với mùa xuân và mùa thu. Trong phương pháp chiết tách bằng hạt từ tính, dung dịch đệm bị bão hòa cục bộ do sự bay hơi nhanh của dung môi, và các tinh thể dễ dàng kết tủa. Những tinh thể này sẽ gây ra sự dao động lớn về hiệu quả thu giữ axit nucleic. Đồng thời, độ bay hơi của các dung môi hữu cơ cũng tăng lên. Ở 30°C, lượng cloroform bay hơi tăng 40% so với ở 25°C. Trong quá trình thao tác, cần đảm bảo tốc độ gió trong tủ hút khí là 0,5m/s và sử dụng găng tay nitrile để duy trì hiệu quả bảo vệ.

Các thí nghiệm PCR thậm chí còn phải đối mặt với những biến động nhiệt độ phức tạp hơn. Các thuốc thử như enzyme Taq và enzyme sao chép ngược cực kỳ nhạy cảm với sự dao động nhiệt độ đột ngột. Sự ngưng tụ trên thành ống sau khi lấy ra khỏi tủ đông -20°C có thể gây mất hơn 15% hoạt tính enzyme nếu nó xâm nhập vào hệ thống phản ứng. Dung dịch dNTP cũng có thể bị phân hủy đáng kể chỉ sau 5 phút tiếp xúc với nhiệt độ phòng (>30°C). Hoạt động của thiết bị cũng bị cản trở bởi nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ môi trường phòng thí nghiệm >35°C và khoảng cách tản nhiệt của thiết bị PCR không đủ (<50 cm từ tường), sự chênh lệch nhiệt độ bên trong có thể lên tới 0,8°C. Sự sai lệch này có thể làm giảm hiệu quả khuếch đại ở rìa khay 96 giếng xuống hơn 40%. Cần vệ sinh bộ lọc bụi thường xuyên (sự tích tụ bụi làm giảm hiệu quả tản nhiệt đến 50%), và nên tránh điều hòa không khí trực tiếp. Hơn nữa, khi thực hiện các thí nghiệm PCR qua đêm, tránh sử dụng thiết bị PCR như một “tủ lạnh tạm thời” để bảo quản mẫu. Bảo quản ở 4°C trong hơn 2 giờ có thể gây ra hiện tượng ngưng tụ sau khi đóng nắp có gia nhiệt, làm loãng hệ thống phản ứng và có khả năng ăn mòn các mô-đun kim loại của thiết bị.

Trước những cảnh báo nhiệt độ cao kéo dài, các phòng thí nghiệm sinh học phân tử cũng cần phải cảnh giác. Các mẫu RNA quý giá nên được bảo quản ở phía sau tủ đông -80°C, chỉ mở cửa khi nhiệt độ cao. Việc mở cửa tủ đông -20°C quá năm lần một ngày sẽ làm trầm trọng thêm sự dao động nhiệt độ. Thiết bị sinh nhiệt cao cần ít nhất 50 cm không gian tản nhiệt ở cả hai bên và phía sau. Hơn nữa, nên sắp xếp lại thời gian thí nghiệm: 7:00-10:00 sáng cho các thao tác nhạy cảm với nhiệt độ như chiết xuất RNA và nạp mẫu qPCR; 1:00-4:00 chiều cho các công việc không liên quan đến thí nghiệm như phân tích dữ liệu. Chiến lược này có thể ngăn chặn hiệu quả các đỉnh nhiệt độ cao gây ảnh hưởng đến các bước quan trọng.

Các thí nghiệm phân tử trong đợt nắng nóng là một thử thách cả về kỹ thuật và sự kiên nhẫn. Dưới cái nắng hè gay gắt, có lẽ đã đến lúc bạn nên đặt ống nhỏ giọt xuống và thêm một hộp đá vào mẫu vật để giúp thiết bị tản nhiệt tốt hơn. Sự cẩn trọng đối với sự dao động nhiệt độ chính là phẩm chất quý giá nhất trong phòng thí nghiệm suốt những tháng hè nóng nực – xét cho cùng, trong cái nóng 40°C của mùa hè, ngay cả các phân tử cũng cần một “vùng cực nhân tạo” được bảo vệ cẩn thận.