Entwicklung und Analyse eines externen Thermocyclers zur DNA Vervielfältigung

Abstract

Die Polymerase Kettenreaktion (PCR) ist zurzeit die Standardmethode zur in vitro DNA-Vervielfältigung. Sie basiert auf wiederholenden Temperaturzyklen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen externen Thermocycler für einen am Institut gefertigten PCR Chip zu entwickeln. Mittels Femlab-Simulation wurde eine bezüglich Temperaturhomogenität und Heizgeschwindigkeit geeignete Heizmöglichkeit eruiert. Im nächsten Schritt wurde ein Prototyp, bestehend aus Chip, Heizfolie und Pt-100 Temperatursensor erstellt. Die Regelung für dieses System erfolgte PC-basiert unter Verwendung von Labview. Nach Durchführung einer erfolgreichen PCR wurde eine Microcontroller-basierte Schaltung entwickelt, welche eine Einbindung des Systems in eine Lab-on-a-Chip Einheit ermöglicht. Dieser kompakte Thermocycler ermöglicht ein schnelleres Vervielfältigen der DNA als herkömmliche Systeme.<br />

The polymerase chain reaction (PCR) is today's state-of-the-art DNA replication procedure, which is based on repetitive temperature-cycles. The aim of this work is to design an external thermocycler for a PCR-Chip that has been created at the institute. A Femlab simulation has been carried out to check if the desired thermal homogeneity and heating speed can be met. Next step was the production of a prototype, consisting of the chip, a foil-heater and a Pt-100 temperature sensor. The system is operated by a PC-based controller using Labview. After a successful PCR has been carried out, a microcontroller-based circuit is designed which makes it possible, to integrate the system into a Lab-on-a-Chip. This compact thermocycler offers a means of fast DNA amplification.