概述
DNA合成儀 當前DNA合成儀的主要生產廠商都致力於機器性能的完善和套用領域的開拓以及高效率、高產率的儀器的開發與研究。
台灣科學委員會“基因醫藥衛生科技尖端研究計畫”中的基因生物技術組已經成功研發全世界第一台高密度複製DNA合成儀，可以同時合成384條不同DNA，每日可合成768條DNA，並可以配合聚合酶連鎖反應裝置，大量複製各種基因，不但節省時間，也可節省大量人力，這部機器能複製動物、人體、植物的基因甚至是防偽基因。
由於人們所需要的大部分核酸的鹼基對數量遠遠超過目前DNA合成儀可以合成的最長核酸鏈的鹼基對數量，因此還需要不斷改善合成工藝才能得到較長的核酸分子。
為了能夠在將來改變酶的結構，使其在工業上更有價值；改變蛋白質和多肽的結構，製備新藥物；並開拓有關人類疾病和遺傳調控的新領域，化學合成DNA在這一過程中將起關鍵性作用。根據不同化學方法研製的DNA合成儀也將不斷湧現，能夠突破現有核酸合成的鹼基對數量限制，大量節省人力、物力、財力。
產品原理
DNA合成儀 DNA的固相合成。即DNA3'端固定於基質上，然後沿3'向5'方向依此添加核苷酸直至合成所需的DNA片段。不同於套用DNA聚合酶的DNA合成。
合成過程
第一個鹼基的3‘末端固定在樹脂上，下一個鹼基的5’-OH用二對甲氧三苯甲基DMT保護，鹼基上的氨基用苯甲酸保護，然後對3‘-OH用氨基磷酸化合物進行活化。
1。1個鹼基的5’-OH和下個鹼基的3‘-OH形成亞磷酸三酯，
2。然後用碘氧化成磷酸三酯
3。加入二氯乙酸除去第二個鹼基5’-OH上的保護劑DMT
循環進行加入下一個鹼基
合成完畢後
1。用苯硫酚除去5’-OH上的保護劑DMT
2。用濃氫氧化銨將片段與固體樹脂斷開，洗脫
3。用濃氫氧化銨在加熱的條件下除去鹼基上的保護劑
4。除去氫氧化銨，真空抽乾
5。液相色譜或者PAGE，回收片段最長的。
結構和性能
(一)壓力系統
系統壓力由超純氬(99．998％)提供。氬氣密度高、氧污染少，因此高壓氬氣常常用來啟動真空輔助系統及供給合成儀調節器。進入合成儀的氬氣通過10txm的顆粒過濾器後送到3個壓力調節器，調節器將氬氣輸送到特定的壓力閥來增加試劑和溶劑瓶的壓力。調節器也將氬氣供給柱子和試劑閥體。
(二)試劑和溶劑儲液瓶
儀器上每個儲液瓶都有特定的位置，儲液瓶蓋座和儀器上所有號碼相對應，儀器上的位置或儲液瓶的編號都是1—8(5個鹼基的儀器為1～5)、9、10、11、12、14、15、18和19(配有自動分析的儀器)。將1～8號瓶向上推，在聚四氟乙烯插塞周圍有一“O”形環，每一瓶頸內部形成一氣密塞。因為試劑輸送系統是要加壓的，所以要使瓶子與儀器之間的密封塞保持氣密性。選擇合適的一次性塞及在瓶上加“O”形環可以加強氣密性。
(三)壓力管路及輸送管路
每個瓶子都有一個氬氣壓力管道及輸送管道進入瓶蓋插塞，對於亞磷醯胺，1—8號瓶其壓力管道也作為排氣管。氬氣管要保持在液體水平以上，而輸送管卻伸到瓶的底部。當閥門正確設定打開時，儲液瓶上部空間由氬氣加壓，液體被推進輸送管，流到其目的地。
(四)亞磷醯胺瓶排氣
除了加壓外，亞磷醯胺瓶都是用壓力排氣管排氣的。把亞磷醯胺放人儀器前，要用氬氣排除空氣使其淨化。淨化是通過輸送管輸送氣體，當氣體輸送到瓶內時，空氣經壓力排氣管排出。這是由瓶子更換步驟自動完成的。廢液瓶是輸送系統的低壓側，必須將出口與大氣相通。要確保排氣管通到通風櫃。如果排氣管阻塞，將會產生反壓，試劑和溶劑的輸送會受到抑制。
(五)輸送閥塊
試劑輸送系統包括兩個試劑閥塊(8鹼基儀器有3個)及2個或4個柱閥塊。閥塊控制氣體和化學試劑流人柱子及出口。除亞磷醯胺和四唑以外，試劑和溶劑都被同時輸送到所有活化柱。當有多個活化柱時，對流速的細微變化，以自動調節每個柱子的輸送次數來補償。每一個5—連線埠柱閥塊將流出物導人廢液口、DMT收集口，或DNA收集瓶，它也控制用於除去或沖洗柱內和柱閥塊內的試劑的氬氣。
(六)輔助真空
對於閥塊的適當運行，關鍵是隔膜形成一個圓頂小空隙，每次電磁閥打開時，抽氣泵為每個閥塊提供了輔助真空，輔助真空在隔膜的螺線管一側形成，使隔膜形成一圓頂空隙。
(七)柱子
起始結合在載體上的核苷酸是裝在一次性的柱子中，除柱體外，還有2個固定過濾板和2個接頭，所有的部件都由惰性材料製成。固定過濾板是多孑L性聚苯乙烯固定在兩端蓋子中。人口和出口都是母路厄氏(1uer)接頭，與儀器的公路厄氏接頭配對。柱子是對稱的(沒有頂端和底部、前後之分)，可以以任何方式與公路厄氏接頭相連線。每一個柱子都用顏色編號，表示不同的起始核苷酸，以及有一個唯一的連續順序號碼。正常的流路是從底部進入，通過向上輸送液體，使CPG顆粒上升並保持懸浮狀態。溶劑和試劑的流速已經設定好，能使顆粒適當地混合。
(八)路節流閥
試劑通過底部的luer接頭，流到柱子，如果沒擰上下面的一個luer接頭，應會在一個圓柱形的玻璃流路節流閥上發現。試劑通過流路節流閥中一個很小的通道流到柱子。小量的試劑可以在流路節流閥中結晶，長期這樣會造成流路阻塞。
(九)廢液和排氣
大多數化學試劑輸送的最終點是廢液瓶，廢液瓶是一個空立著的10L的聚苯乙烯容器，可放在合成儀附近的地板上或放在低於儀器的附近工作檯上。排氣管將廢氣導人適當的排氣裝置，如排煙罩。
(十)電導池
電導流動池是為了測定在每個DNA合成循環內釋放的DMT陽離子的總電導而設計的。流動池是由一空隙隔開的兩個電極組成，在空隙之間套用一小電壓。DMT陽離子流過電導池時起電導作用。
(十一)電池
DNA合成儀一般帶有鋰電池，可以使用幾年。當主電源斷開時，所有的合成參數都被保留下來。這些參數包括儲存的DNA序列，用戶設定的循環、步驟和功能，以及瓶子使用資料等。如果正在合成中電源出現故障，合成將被中斷，只有主電源恢復時合成才可重新開始。電池還保持合成儀內部的時鐘計時。
(十二)控制器
控制器指導和初始合成儀的所有活動，它的主要部分是軟體、微處理機、顯示螢幕、鍵板及相關的電子部件。軟體控制合成的所有必要操作並由微處理機來解釋和執行。軟體儲存在一個可取出的存儲卡中，這個存儲卡插在儀器的背面。合成信息顯示在液晶顯示屏上，通過選擇鍵板上的鍵可與儀器交流。軟體是“選單驅動”，通過按適當的鍵，可選擇一項，給予指令。為了完成自動合成，軟體套用一個包含一系列步驟的循環來完成全部化學反應。
操作步驟
以亞磷醯胺寡核苷酸合成為例介紹該類儀器的一般操作步驟。亞磷醯胺DNA合成的試劑有：保護鹼基的5／—DMT，A、G、C、T亞磷醯胺單體，四唑偶聯催化劑，乙酐，N—甲基咪唑封閉試劑，三氯乙酸(TCA)脫保護溶液，12氧化混合物，乙腈清洗溶劑，氨水切除溶液。使用步驟如下：
1)仔細檢查合成儀上所有試劑瓶中的試劑量，必要時換掉試劑瓶，特別注意乙腈的量，因為該溶劑用量較大。
2)將標記好的清潔的收集瓶裝在合成儀上。
3)將要合成的DNA序列輸入合成儀。
4)檢查選擇的合成步驟是否正確。
5)選擇結束方法：TritylOffAuto是儀器的原始狀態，若打算以5，—DMT基團連線純化寡核苷酸，將其轉變為TritylOnAuto結束狀態。
6)選擇結束方法，一般為系統的原始狀態。
7)在每個柱監視器的Username下，輸入你所希望的保存名字。
8)以代碼代替相應的DNA序列標記每一個收集瓶。
9)列印出每一個柱設定的詳細資訊。
10)檢查列印出來的資料是否正確。
11)運行StartColumn步驟檢查每一個柱的位置，確保合成儀上合成柱處於正確的位置。
12)檢查連線在合成儀上的溶劑殘留(廢液瓶)是否充滿。
13)如果分部收集器用來收集每個DMT脫保護步驟的流出物，確保試管充分清潔乾淨，並打開分部收集器，確保DMT廢液管路通向分部收集器。
14)啟動循環，運行開始程式清洗試劑管路，除去原來的試劑。
注意：TritylOnAuto表示在合成寡核苷酸的5’端核苷酸帶有一個DMT，並將其從固相載體上切下來，儲存在收集瓶中；TritylOffAuto表示在合成寡核苷酸的5，端核苷酸沒有保護基團，將其從固相載體上切下來，儲存在收集瓶中；TritylOnManual表示合成寡核苷酸的5’端核苷酸帶有一個DMT，寡核苷酸沒有從固相載體上切下來，而是保留在合成柱中；TritylOffManual表示在合成寡核苷酸的5，端核苷酸沒有保護基團，寡核苷酸沒有從固相載體上切下來，而是保留在合成柱中。
日常維護
1．瓶塞“O”形環一月檢查一次“O”形環，最少1年更換1次。將新的備用“O”形環與儀器上的相比較，如果在“O”形環上出現白色沉澱，用棉花蘸取乙腈，進行清洗。更換“O”形環的步驟如下：用止血鉗夾住“O”形環，從槽中取下(或用牙籤鉤下)，注意不要損壞托住“O”形環的白色聚氟乙烯插塞(tefloninsert)；確保插塞上沒有顆粒後，用手指將新“O”形環推進槽，進行壓力實驗。
2．儲液瓶 瓶子都要放在亞磷醯胺及儲液瓶位置上，並保持氬氣壓力以及管路清潔。
3．流路節流閥 為了防止阻塞，節流閥應該1個月清洗1次，清洗時，先在水中煮沸15min，然後再在甲醇中超音波清洗。
在生物學中的套用
DNA合成儀在分子生物學領域中的套用非常廣泛，大體可以概括為以下幾個方面。
1．合成PCR引物，DNA測序引物和雜交探針
2．合成生物素標記的DNA包括生物素標記的引物
用於DNA固相測序法(solid-phasesequencing)，採用生物素標記的引物進行PCR擴增，再用抗生物素蛋白釣出擴增產物，由於抗生物素蛋白與磁珠共價結合，所以用磁鐵吸附即可釣出擴增產物，大大簡化了DNA測序模板的純化步驟。此外，生物素標記的探針用於非放射性雜交檢測。DNA合成儀可用於合成生物素標記的探針和引物。
3．合成螢光素標記的DNA包括螢光素標記的引物
可在合成的DNA片段5’端標記幾種不同顏色螢光素(6-FAM、TET、HEX)，用於全自動DNA測序儀，還可用於PCR片段大小分析及定量分析，即基因組型分析和基因表達水平的研究。此外螢光素標記的探針用於原位PCR雜交檢測，進行基因在染色體上的定位。而螢光素標記的DNA包括螢光素標記的引物皆可採用DNA合成儀進行合成。
4．合成反義核酸
反義核酸可用於反義調控和基因治療。反義調控指在體外合成與靶序列互補的DNA片段，轉化細胞後與靶序列結合，即在轉錄水平上抑制基因表達，但由於細胞記憶體在限制酶系統會把外源核酸降解，所以反義核酸要經硫化修飾後再轉化細胞。另外癌症、愛滋病等也可採用反義核酸進行基因水平的治療。DNA合成儀是合成反義核酸最好的儀器。
5．合成磷酸標記的DNA
用DNA連線酶把合成的磷酸標記的DNA片段連線起來，在體外進行基因構建。磷酸標記的DNA常用DNA合成儀來合成。
6．合成RNA
用DNA合成儀合成的RNA主要用於核酶研究，核酶可作為生物飛彈轉化到細胞中，定點切割有病基因，如癌基因等。
儀器特點
基礎級-10支管DNA合成儀
合成效率
系統將進行日常的合成工作。10種不同低聚核苷酸能夠被綜合平行地合成，80種低聚核苷酸(20mer)能在24小時之內完成合成。
靈活性
4個標準的化合物操作位與兩個備用的操作位可以同時對產品做預先的擺動與混合處理。
簡單性
DNA合成儀也可工作於無個人電腦控制的條件下。
便攜性
外形尺寸43x39x36cm(長x寬x高)。
專業級-12支管DNA合成儀
靈活性
我們的產品對於您更改低聚物質有最最佳化的設計，並能提高20%的產量：12種不同種類的低聚物能在同一時間被平行地合成，96種低聚物(20mer)能在24小時內完成。
專業性
8個標準的操作位與3個試劑添加口能允許您同時做不同的修改。適當的預料混合搖擺裝置能有效促進RNA、LNA的合成。
便攜性
外形尺寸：41x43x40cm(長x寬x高)。
工業用途-96支管DNA合成工作站
384支管DNA-SynTower
生命科學儀器
| 生命科學儀器包括分析測試領域、生物技術領域、及實驗室技術領域等。科學儀器的發展和套用，人們對生命科學領域有了更直觀和深刻的了解。基因、克隆、生物晶片等成了熱門話題。 |
