IoT PCR：連接到互聯(lián)網的低成本DNA復制

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行聚合酶鏈式反應 (PCR) 的設備。?

什么是 PCR？

聚合酶鏈式反應是一種用于復制 DNA 某些部分的反應。復制 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合并通過添加核苷酸開始完成 DNA 鏈。

步驟 4.) 重復過程

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行反應。我的目標是開發(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)網控制它，我將開發(fā)一個控制熱循環(huán)儀的應用程序，并為用戶開發(fā)一套預設，讓他或她更容易操作設備。

PCR有什么用？

一旦擴增，PCR 產生的 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)作圖技術都依賴于 PCR。PCR 在許多實驗室和臨床技術中也很有價值，包括 DNA 指紋識別、細菌或病毒檢測（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。

我的構建

我使用了一個連接到繼電器和加熱/冷卻設備的 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、修復應用程序的一些問題，并為 Arduino 制作屏蔽或 PCB。