IoT PCR：連接到互聯(lián)網(wǎng)的低成本DNA復(fù)制

描述

什么是 PCR 熱循環(huán)儀？

PCR 熱循環(huán)儀是一種能夠以可控方式在所需溫度之間變化以正確進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (PCR) 的設(shè)備。?

什么是 PCR？

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一種用于復(fù)制 DNA 某些部分的反應(yīng)。復(fù)制 DNA 的過程包括許多步驟。這是一個簡化版本：

步驟 1.) DNA 被加熱到 95 C 以使 DNA 變性。加熱時，堿基對之間的氫鍵開始斷裂，分離 DNA 中的螺旋，從而產(chǎn)生 2 條互補的 DNA 鏈。

步驟 2.) 然后將樣品降低到 55°C 20-40 秒，以使引物（作為聚合酶起始點的小 DNA 鏈）與 DNA 結(jié)合。

步驟 3.) 然后將樣品升高到所用聚合酶（通常是 Taq 聚合酶）的最佳溫度，然后使聚合酶與引物結(jié)合并通過添加核苷酸開始完成 DNA 鏈。

步驟 4.) 重復(fù)過程

如果您有足夠的聚合酶、引物和核苷酸，這可以無限期地繼續(xù)下去。每重復(fù)一次循環(huán)，DNA 的數(shù)量就會增加一倍。

我將做什么與商業(yè) PCR 熱循環(huán)儀不同？

實驗室級和商業(yè) PCR 熱循環(huán)儀花費數(shù)萬美元，旨在容納數(shù)百個樣本。它們很難使用，您需要對所使用的聚合酶有廣泛的了解才能成功進(jìn)行反應(yīng)。我的目標(biāo)是開發(fā)一款低成本、易于使用的熱循環(huán)儀，可供對該主題知之甚少的高中生使用。這對個人使用和教育都有好處。不僅如此，由于我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)控制它，我將開發(fā)一個控制熱循環(huán)儀的應(yīng)用程序，并為用戶開發(fā)一套預(yù)設(shè)，讓他或她更容易操作設(shè)備。

PCR有什么用？

一旦擴增，PCR 產(chǎn)生的 DNA 可用于許多不同的實驗室程序。例如，人類基因組計劃 (HGP) 中的大多數(shù)作圖技術(shù)都依賴于 PCR。PCR 在許多實驗室和臨床技術(shù)中也很有價值，包括 DNA 指紋識別、細(xì)菌或病毒檢測（特別是 AIDS）以及遺傳疾病的診斷。長話短說，PCR 幾乎可用于涉及 DNA/RNA 的任何事情。

我的構(gòu)建

我使用了一個連接到繼電器和加熱/冷卻設(shè)備的 Arduino MKR1000。?

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1 / 2 ? MKR1000 + 面包板上的 PCR 電路

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電路/原理圖

Fritzing 原理圖與 Arduino UNO（與 MKR1000 一起使用）

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注意：將數(shù)字輸出線從 DIGITAL 12 更改為 DIGITAL 6。

我計劃稍后添加的內(nèi)容

我可能還會添加 LCD 顯示器、清理 UI、添加 LED 指示燈、手動控制、修復(fù)應(yīng)用程序的一些問題，并為 Arduino 制作屏蔽或 PCB。