PCR是聚合酶鏈式反應(PolymeraseChainReaction)的簡稱。聚合酶鏈式反應也可以當作一項極其重要的酶促合成DNA技術(shù)。PCR又稱為無細胞克隆系統(tǒng)或特異性DNA序列體外引物定向酶促擴增法，是基因擴增技術(shù)的一次重大革新，它可將極微量的靶DNA特異地擴增上百萬倍。

 聚合酶鏈反應（PCR）是在DNA聚合酶催化下，以母鏈DNA為模板以特定引物為延伸起點，通過變性、退火、延伸等步驟，體外復制出與母鏈模板DNA互補的子鏈DNA的過程。是一項DNA體外合成放大技術(shù)，能快速特異地在體外擴增任何目的DNA。可用于基因分離克隆，序列分析，基因表達調(diào)控，基因多態(tài)性研究等許多方面。

 一對合成DNA的引物經(jīng)過高溫變性、低溫退火和中溫延伸三個階段為一個循環(huán),每一次循環(huán)使特異區(qū)段的基因拷貝數(shù)放大一倍,一般樣品是經(jīng)過30次循環(huán),最終使基因放大了數(shù)百萬倍;將擴增產(chǎn)物進行電泳,經(jīng)溴化乙錠染色,在紫外燈照射下肉眼能見到擴增特異區(qū)段的DNA帶。

二、設計要點

1、主體結(jié)構(gòu)：

 目前實驗室的主體多為彩鋼板、鋁合金型材。室內(nèi)所有陰角、陽角均采用鋁合金R50內(nèi)圓角鋁，從而解決容易污染、積塵、不易清掃等問題。并且彩鋼板結(jié)構(gòu)牢固，線條簡明，美觀大方，密封性好。

2、標準的四區(qū)分隔和氣壓調(diào)節(jié)：

 將PCR過程分成試劑準備、標本制備和PCR擴增區(qū)及產(chǎn)物分析檢測區(qū)四個獨立的實驗區(qū)。整個區(qū)域有一個整體緩沖走廊。每個獨立實驗區(qū)設置有緩沖區(qū)，同時各區(qū)通過氣壓調(diào)節(jié)，使整個PCR實驗過程中試劑和標本免受氣溶膠的污染并降低擴增產(chǎn)物對人員和環(huán)境的污染。

3、消毒：

 在四個實驗區(qū)和四個緩沖區(qū)頂部以及傳送窗內(nèi)部安裝有紫外燈，供消毒用。在試劑準備區(qū)和標本制備區(qū)還設置移動紫外線燈，對實驗桌進行局部消毒。

4、機械連鎖不銹鋼傳遞窗：

 試劑和標本通過機械連鎖不銹鋼（不建議使用電子連鎖方式）傳遞窗傳遞，保證試劑和標本在傳遞過程中不受污染（人物分流）。

5、地面

 地面建議使用PVC卷材地面或自流坪地面，整體性好。便于進行清掃，耐腐蝕。沒有條件的也可采用水磨石地面，或大塊的瓷磚（至少800mm×800mm）接縫需要小于2mm。

6、照明

 燈具要選用凈化燈具，能達到便于清洗、不積塵的特點。另外：

?PCR實驗室可分為兩個大的功能工作區(qū)域：核酸擴增前區(qū)和核酸擴增后區(qū)。核算擴增前區(qū)包括試劑準備間和樣本制備間，這個兩房間各自獨立，不能出現(xiàn)空氣互通，這兩個房間相對外界氣壓呈正壓狀態(tài)。核酸擴增后區(qū)包括擴增區(qū)和產(chǎn)物分析區(qū)，使用實時熒光PCR儀、HIV病毒載量測定儀的PCR實驗室，這個兩區(qū)域可以合并為一個房間。這個區(qū)域如果是分開兩個房間，這兩個房間也必須是各自獨立，不能出現(xiàn)空氣互通。核算擴增后區(qū)對外界氣壓呈負壓狀態(tài)。

 PCR實驗室根據(jù)使用儀器的功能合理設置各個工作區(qū)域，如采用聚合酶聯(lián)反應：則設置試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)四個單獨的工作區(qū)域，這是最常用的分區(qū)方式。樣品需要粉碎處理的，還需增設樣品粉碎區(qū)；若使用實時熒光PCR法：基因擴增區(qū)、基因產(chǎn)物分析區(qū)可以合并在一個房間內(nèi)；采用標本處理、核酸提取及擴增檢測為一體的全自動化PCR分析儀，則標本制備區(qū)、擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)可合并為一個區(qū)域，因此PCR實驗室原則上設置五個區(qū)或四個區(qū)或三個區(qū)或二個單獨的工作區(qū)。

 核酸擴增前區(qū)和核酸擴增后區(qū)可設在一個房間內(nèi)，但必須在滿足下列要求的前提下：

a.核酸擴增前區(qū)實驗室內(nèi)設置兩個不同位置的實驗區(qū)，試劑配置在超凈工作臺中操作，樣品處理在生物安全柜內(nèi)操作。

b.在核酸擴增后區(qū)使用全封閉的擴增和檢測系統(tǒng)，如實時熒光PCR儀等。

c.每個實驗人員使用各自的試劑、耗材、移液器和盛放污染物的盛器。

d.在實驗前后對操作區(qū)域和共享器具進行清潔及消毒。

e.各區(qū)域的試劑、器具、儀器和設備為該區(qū)專用，不得交叉使用。

三、空氣流與壓差要求

 PCR實驗室的空氣流向必須嚴格按照試劑儲存和準備區(qū)→標本制備區(qū)→擴增區(qū)→擴增產(chǎn)物分析區(qū)空氣壓力逐漸遞減方式進行，防止擴增產(chǎn)物順空氣氣流進入擴增前的區(qū)域。風速流向不得混亂。

 為了保證房間內(nèi)的壓差和避免污染，應在空調(diào)面板處寫清楚送風機和排風機的開啟順序和關(guān)閉順序，先后順序不得混亂。

 空氣潔凈級別不同的相鄰房間之間的靜壓差應大于5帕，潔凈室(區(qū))與室外大氣的靜壓差應大于10帕，應配備監(jiān)測靜壓差的設備，并定期監(jiān)控。

 一般情況下，試劑配制室及樣品處理室宜呈微正壓，以防外界含核酸氣溶膠的空氣進入，造成污染；可以通過控制進風風量大于排風風量達到正壓效果。

 核酸擴增室及產(chǎn)物分析室應呈微負壓，以防含核酸的氣溶膠擴散出去污染試劑與樣品，可以通過控制排風風量大于進風風量達到負壓效果。

 在理想情況下，PCR實驗室緩沖間內(nèi)，可設置正壓，使室內(nèi)空氣不流向室外，室外空氣不流向室內(nèi)。PCR實驗室進風由原有中央空調(diào)控制的要求將中央空調(diào)風口安裝到指定定點。

四、實驗室面積及設備間距

 一般來說各房間的面積沒有嚴格要求，只需能放置所需儀器設備，并且便于人員操作即可，但是有生物安全柜的房間面積不能小于10平米，并且每增加一臺生物安全柜，房間就要增加10平米。

 各實驗室緩沖間的面積一般為1300*（1300或1500）mm為宜，并且緩沖間的面積不能大于實驗室房間面積的1/8。

 在做平面設計的時候，首先要考慮的因素是就是“安全”，實驗室是最易發(fā)生爆炸、火災、毒氣泄露等的場所。我們在做平面設計的時候，應盡量地要保持實驗室的通風流暢、逃生通道暢通。根據(jù)國際人體工程學的標準。我們做如下的劃分以供參照：實驗臺與實驗臺通道劃分標準(通道間隔用L表示)L>500mm時，一邊可站人操作；L>800mm時，一邊可坐人操作；

L>1200mm時，一邊可坐人，一邊可站人，中間不可過人;

L>1500mm時，兩邊可坐人，中間可過人；

L>1800mm時，兩邊可坐人，中間可過人可過儀器

 天平臺、儀器臺不宜離墻太近，離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散，實驗臺間的過道應全部通向走廊。另:實驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜，凈高宜為2.7米-2.8米，有潔凈度、壓力梯度、恒溫恒濕等特殊要求的實驗室凈高宜為2.5米-2.7米（不包括吊頂）；實驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。

五、潔凈裝修要求

 潔凈室（區(qū)）的內(nèi)表面應平整光滑、無裂縫、接口嚴密、無顆粒物脫落，并能耐受清洗和消毒，墻壁與地面的交界處宜成弧形或采取其他措施，以減少灰塵積聚和便于清潔。

 潔凈室(區(qū))內(nèi)各種管道、燈具、風口以及其他公用設施，在設計和安裝時應考慮使用中避免出現(xiàn)不易清潔的部位。

 潔凈室(區(qū))的窗戶、天棚及進入室內(nèi)的管道、風口、燈具與墻壁或天棚的連接部位均應密封。

六、工作服要求

 在凈化車間內(nèi)工作的人員應穿著符合要求的工作服。工作服的選材、式樣及穿戴方式應與生產(chǎn)操作和空氣潔凈度級別要求相適應，并不得混用。潔凈工作服的質(zhì)地應光滑、不產(chǎn)生靜電、不脫落纖維和顆粒性物質(zhì)。無菌工作服必須包蓋全部毛發(fā)、胡須及腳部，并能阻留人體脫落物。不同空氣潔凈度級別使用的工作服應當分別清洗、整理，必要時消毒或滅菌。工作服洗滌、滅菌時不應帶入附加的顆粒物質(zhì)。工作服應制定清洗周期。

 進入各個區(qū)域必須嚴格按照單一方向進行，不同的工作區(qū)域使用不同的工作服（例如不同的顏色）。工作人員離開時，不得將工作服帶出。

 實驗室應建立、執(zhí)行人員進出潔凈區(qū)的清潔程序和管理制度，人員清潔程序合理。

七、人流路徑與物流路徑

 進入實驗室區(qū)域工作人員應該按照以下路徑：

 公共清潔區(qū)——更衣間（更換潔凈服）——緩沖間——污染實驗區(qū)

 工作人員退出實驗室的路徑為：

 污染試驗區(qū)——緩沖間——淋浴間（有條件的可設置）——更衣間——公共清潔區(qū)所有的物品進入實驗區(qū)必須經(jīng)過雙扉互鎖傳遞窗，利用傳遞窗消毒后才可進入，實驗室內(nèi)所有物品的也必須經(jīng)過傳遞窗才可以傳遞到實驗室以外的清潔公共區(qū)。

八、門的開啟方向

 實驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜，PCR實驗室凈高宜為2.5米-2.7米（不包括吊頂）；實驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。

 一般實驗室門主要向里開，但如有危險的房間，房門應朝外開，房門材質(zhì)最好選擇壓力玻璃。

 有壓差梯度的房間，門的開啟方向應朝向正壓方向一側(cè)開啟；

 考慮到消防安全，對于那些主要逃生門的開啟方向應朝向清潔區(qū)方向開啟。

九、基本儀器設備考慮

(1)試劑貯存和準備區(qū)

 該實驗區(qū)主要進行的操作為貯存試劑的制備、試劑的分裝和主反應混合液的制備。試劑和用于樣品制作的材料應直接運送至該區(qū)，不得經(jīng)過其他區(qū)域。試劑原材料必須貯存在本區(qū)內(nèi)，并在本區(qū)內(nèi)制備成所需的貯存試劑。對與氣流壓力的控制，本區(qū)應對外界保持微正壓。

 試劑準備區(qū)儀器設備主要應有加樣器、冰箱、天平、低速離心機、混勻器、可移動紫外燈等。可使用超凈工作臺作為試劑配制操作臺面。

(2)標本制備區(qū)

 該區(qū)域主要進行的操作為樣本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、貯存及其加入至擴增反應管和測定DNA的合成。本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域為正壓，以避免從鄰近區(qū)進入本區(qū)的氣溶膠污染。另外，由于在加樣操作中可能會發(fā)生氣溶膠所致的污染，所以應避免在本區(qū)內(nèi)不必要的走動。

 標本制備區(qū)儀器設備主要應有生物安全柜（最好為B2，可避免提取核酸在柜內(nèi)反復循環(huán)，造成標本間交叉“污染”，出現(xiàn)假陽性結(jié)果。此外還應配備加樣器、臺式高速離心機（冷凍及常溫）、臺式低速離心機、恒溫設備（水浴和/或干浴儀）、冰箱、混勻器和可移動紫外燈等。

(3)擴增和擴增產(chǎn)物分析區(qū)

 該區(qū)域主要進行的操作為DNA擴增和擴增片段的測定。此外，已制備的DNA模板(來自樣本制備區(qū))的加入和主反應混合液(來自試劑貯存和制備區(qū))制備成反應混合液等也可在本區(qū)內(nèi)進行。本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域為負壓，以避免氣溶膠從本區(qū)漏出。為避免氣溶膠所致的污染，應盡量減少在本區(qū)內(nèi)的不必要的走動。個別操作如加樣等應在超凈臺內(nèi)進行。

 擴增區(qū)主要儀器就是核酸擴增熱循環(huán)儀（PCR儀，實時熒光或普通的）。熱循環(huán)儀的電源應專用，并配備一個穩(wěn)壓電源或UPS，以防止由于電壓的波動對擴增測定的影響。此外，根據(jù)工作需要，還可配備加樣器、超凈臺等。

 產(chǎn)物分析區(qū)：本區(qū)所使用的儀器設備可能有加樣器、電泳儀（槽）、電轉(zhuǎn)印儀、雜交爐或雜交箱、水浴箱、DNA測序儀、酶標儀和洗板機等。

十、實驗室風量測算

1、排風量的計算方法：

 根據(jù)面風速來確定排風量（面風速的一般取值為：0.3~0.5m3/h）計算公式：

G=S•V•h•μ=L•H•3600•μ

十一、安全注意問題

A、生物安全柜的擺放位置不易擺放在與出入口緊鄰的墻體上；

B、實驗室內(nèi)的通訊設施應該放置于生物安全柜對面；

C、實驗室門口位置設置緊急洗眼器和緊急噴淋，以防止實驗人員受到傷害；

D、高壓滅菌器應與傳遞窗緊鄰；

E、實驗室內(nèi)的壓力顯示器和報警裝置都應放置在醒目位置；

F、與室外聯(lián)系的電話應放置在醒目位置，并且放置在便于實驗室人員快速拿起的位置；

G、實驗室應該具有防止昆蟲和其他動物進入的措施。

十二、PCR實驗室管理

（1）嚴格控制進出實驗室的人員。與實驗無關(guān)的人員不得隨意進出實驗室，有條件的情況下要設置獨立的通道和進出整個實驗區(qū)的門；

（2）盡量減少在實驗區(qū)內(nèi)不必要的走動以減少交叉污染的可能性；

（3）擴增產(chǎn)物分析區(qū)是最主要的擴增產(chǎn)物污染來源，廢液不能在實驗室中傾倒，必須經(jīng)消毒液浸泡消毒后在遠離實驗室的地方棄掉，用過的吸頭等一次性材料也應經(jīng)消毒液浸泡消毒后統(tǒng)一處理，如焚燒等；

（4）擴增產(chǎn)物分析區(qū)可能會用到某些可致基因突變和有毒物質(zhì)，應特別注意實驗人員的安全防護。