ग्रीष्मकालीन विज्ञान गाइड: जब 40°C की ऊष्मा तरंग आणविक प्रयोगों से मिलती है

हाल ही में चीन के अधिकांश हिस्सों में उच्च तापमान बना हुआ है। 24 जुलाई को, शेडोंग प्रांतीय मौसम विज्ञान वेधशाला ने एक पीले रंग का उच्च तापमान अलर्ट जारी किया, जिसमें आंतरिक क्षेत्रों में अगले चार दिनों के लिए 35-37°C (111-133°F) के "सौना जैसे" तापमान और 80% आर्द्रता की भविष्यवाणी की गई। झिंजियांग के तुरपान जैसे स्थानों में तापमान 48°C (111-133°F) के करीब पहुंच रहा है। वुहान और शियाओगान, हुबेई में नारंगी अलर्ट जारी किया गया है, जहाँ कुछ क्षेत्रों में तापमान 37°C से अधिक है। इस भीषण गर्मी में, पिपेट की सतह के नीचे का सूक्ष्म जगत असामान्य गड़बड़ी का अनुभव कर रहा है—न्यूक्लिक एसिड की स्थिरता, एंजाइमों की गतिविधि और अभिकर्मकों की भौतिक अवस्था, सभी हीटवेव द्वारा चुपचाप विकृत हो रही हैं।

न्यूक्लिक एसिड निष्कर्षण समय के विरुद्ध एक दौड़ बन गया है। जब बाहरी तापमान 40°C से अधिक हो जाता है, तो एयर कंडीशनर चालू होने पर भी, ऑपरेटिंग टेबल का तापमान अक्सर 28°C से ऊपर रहता है। इस समय, खुले में छोड़े गए आरएनए नमूने वसंत और शरद ऋतु की तुलना में दोगुनी तेज़ी से विघटित होते हैं। चुंबकीय मनका निष्कर्षण में, विलायक के त्वरित वाष्पीकरण के कारण बफर विलयन स्थानीय रूप से संतृप्त हो जाता है, और क्रिस्टल आसानी से अवक्षेपित हो जाते हैं। ये क्रिस्टल न्यूक्लिक एसिड ग्रहण की दक्षता में बड़े उतार-चढ़ाव का कारण बनेंगे। कार्बनिक विलायकों की अस्थिरता भी साथ-साथ बढ़ती है। 30°C पर, क्लोरोफॉर्म वाष्पीकरण की मात्रा 25°C की तुलना में 40% बढ़ जाती है। संचालन के दौरान, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि धूएँ के हुड में हवा की गति 0.5 मीटर/सेकंड हो, और सुरक्षात्मक प्रभावशीलता बनाए रखने के लिए नाइट्राइल दस्ताने का उपयोग करें।

पीसीआर प्रयोगों में तापमान संबंधी और भी जटिल गड़बड़ियाँ होती हैं। टैक एंजाइम और रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस जैसे अभिकर्मक अचानक तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं। -20°C फ्रीजर से निकालने के बाद ट्यूब की दीवारों पर संघनन होने पर, यदि यह अभिक्रिया प्रणाली में प्रवेश कर जाए, तो एंजाइम की सक्रियता में 15% से अधिक की हानि हो सकती है। dNTP विलयनों में भी कमरे के तापमान (>30°C) के संपर्क में आने के केवल 5 मिनट बाद ही पता लगाने योग्य गिरावट देखी जा सकती है। उच्च तापमान के कारण उपकरण का संचालन भी बाधित होता है। जब प्रयोगशाला का परिवेशी तापमान >35°C हो और पीसीआर उपकरण की ऊष्मा अपव्यय निकासी अपर्याप्त हो (दीवार से <50 सेमी), तो आंतरिक तापमान का अंतर 0.8°C तक पहुँच सकता है। इस विचलन के कारण 96-वेल प्लेट के किनारे पर प्रवर्धन दक्षता 40% से अधिक कम हो सकती है। धूल फिल्टर को नियमित रूप से साफ किया जाना चाहिए (धूल जमा होने से ऊष्मा अपव्यय दक्षता 50% कम हो जाती है), और सीधे वातानुकूलन से बचना चाहिए। इसके अलावा, रात भर पीसीआर प्रयोग करते समय, नमूनों को संग्रहीत करने के लिए पीसीआर उपकरण को "अस्थायी रेफ्रिजरेटर" के रूप में इस्तेमाल करने से बचें। 4°C पर 2 घंटे से ज़्यादा समय तक रखने से गर्म ढक्कन बंद होने के बाद संघनन हो सकता है, जिससे प्रतिक्रिया प्रणाली क्षीण हो सकती है और उपकरण के धातु मॉड्यूल में जंग लग सकता है।

लगातार उच्च तापमान की चेतावनियों का सामना करते हुए, आणविक प्रयोगशालाओं को भी सचेत हो जाना चाहिए। कीमती आरएनए नमूनों को -80°C फ्रीज़र के पिछले हिस्से में संग्रहित किया जाना चाहिए, और उन तक पहुँच केवल उच्च तापमान वाले समय तक ही सीमित होनी चाहिए। -20°C फ्रीज़र का दरवाज़ा दिन में पाँच बार से ज़्यादा खोलने से तापमान में उतार-चढ़ाव बढ़ जाएगा। उच्च ताप उत्पन्न करने वाले उपकरणों के लिए दोनों तरफ़ और पीछे की तरफ़ कम से कम 50 सेमी ऊष्मा अपव्यय स्थान की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, प्रयोगात्मक समय को पुनर्गठित करने की सिफ़ारिश की जाती है: आरएनए निष्कर्षण और क्यूपीसीआर लोडिंग जैसे तापमान-संवेदनशील कार्यों के लिए सुबह 7:00-10:00 बजे; और डेटा विश्लेषण जैसे गैर-प्रयोगात्मक कार्यों के लिए दोपहर 1:00-4:00 बजे। यह रणनीति महत्वपूर्ण चरणों में उच्च तापमान के चरम को प्रभावी ढंग से बाधित होने से रोक सकती है।

गर्मी के मौसम में आणविक प्रयोग तकनीक और धैर्य, दोनों की परीक्षा होते हैं। गर्मी की तपती धूप में, शायद अब समय आ गया है कि आप अपना पिपेट नीचे रख दें और अपने नमूनों में बर्फ का एक अतिरिक्त डिब्बा डालें ताकि उपकरण ज़्यादा गर्मी सोख सके। तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति यह सम्मान, चिलचिलाती गर्मी के महीनों में प्रयोगशाला का सबसे अनमोल गुण है—आखिरकार, 40°C की गर्मी में, अणुओं को भी एक सावधानीपूर्वक संरक्षित "कृत्रिम ध्रुवीय क्षेत्र" की आवश्यकता होती है।