PCR仪优化样品条件以增强目标核酸序列的扩增，以进行定量和定性分析。热循环仪设计用于执行两种类型的聚合酶链式反应 (PCR) 方法：终点或标准 PCR 和实时 qPCR。
标准 PCR仪可扩增目标 DNA 或 RNA 序列，但不包括用于实时测量扩增速率的软件（或检测器）。
实时荧光定量 PCR 系统和标准 PCR 系统有什么区别？
实时 PCR 系统定量 PCR 反应进行时产生的目标 DNA 或 RNA 的拷贝数，建立与反应中扩增开始呈指数增加时的点相关的 Ct 值（或阈值循环）。因此，实时 PCR 系统提供样品的定性和定量检查，而标准 PCR 系统仅提供样品的定性分析。
标准 PCR 系统包括样品块（与微孔板、微管或 PCR 条兼容）、加热和冷却元件以及板载控制器。热量通过 Peltier 效应在元件和样品块（包含样品）之间传递，确保快速升温和冷却速率以及严格的温度容差。
实时荧光定量 PCR 系统的功能还包括样品块、加热/冷却元件和控制器，以及光源（通常是钨灯）、滤光片和光检测器。实时 PCR仪的板载软件包括附加功能，可在反应发生时绘制反应结果图表，将扩增曲线作为 Ct 值分配给每个阳性样本。
在将样品装入PCR仪之前，PCR 反应必须包含多种试剂（或预混液）以确保目标序列的成功扩增。对于标准 PCR 反应，样品必须包括目标核酸、无核酸酶（PCR 级）水、dNTP（二核苷酸三磷酸）、DNA 聚合酶和设计用于结合目标基因上游和下游的定制寡核苷酸序列。对于实时 PCR 反应，样品必须包含上述每种试剂，以及设计用于与目标序列退火的荧光探针或报告分子。
标准 PCR 方案包括一个初始步骤，然后是一个精确的 2 步温度序列，重复 40 个循环。第一步或变性步骤包括将样品加热至 95°C 3 分钟，以将双链目标 DNA 分离或变性成单链。第二步，称为退火步骤，包括将样品冷却至 60°C，这是引物和 DNA 聚合酶与靶序列结合或退火的理想温度。第三步或延伸步骤涉及将样品加热到 72°C，以允许 DNA 聚合酶使用 dNTP（或二核苷酸三磷酸）形成新的 DNA 互补链。退火和延伸步骤重复 39 个额外的循环，以形成数百万个目标 DNA 序列拷贝。
实时 PCR 协议反映了标准 PCR 协议，但有一个例外：退火步骤还涉及荧光探针或报告分子与目标 DNA 链的结合。由于 DNA 聚合酶在延伸步骤中形成新的互补链，探针会发出特定波长的光。当反应通过 40 个循环协议进行时，检测器会测量光，从而使研究人员可以按需分析每个样品中的放大率。由于实验方案的不同而存在一些差异，正常的 PCR 运行时间在 90 到 100 分钟之间。
安装在标准 PCR仪上的板载软件包括反应方案的输出、定义当前反应步骤的状态指示器和估计的完成时间。更高级的标准热循环仪包括用户定义的协议、密码保护和温度优化向导。
标准和实时荧光定量 PCR 用于各种应用，包括法医学、环境科学、临床诊断（例如 COVID 检测）、克隆、基因分型、突变检测（用于癌症筛查）和亲子鉴定。
在实时定量 PCR 中，目标序列或扩增子在反应进行到完成时进行测量，每个循环后进行拷贝数定量。
实时 PCR 不需要额外的、冗长的终点检测步骤，例如凝胶电泳，但为研究人员提供了比传统 PCR 更少的步骤的定量和定性样品分析。该过程比标准 PCR 成本更高，但该协议不那么费力，提供按需分析（用于时间敏感的研究），并且不易发生交叉污染。
在标准 PCR 或常规终点 PCR 中，使用终点分析检测 DNA 靶序列或扩增子，通常通过凝胶电泳完成。常规 PCR 提供样品的定性分析，但不提供定量评估。该过程比实时 PCR 成本更低，但该协议更长、更费力并且更容易受到样品交叉污染的影响。
PCR仪包括与不同数量的微管、PCR 条和微孔板兼容的板块。Biometra 的 TAdvance 热循环仪具有快速更换、可互换的板块，与 96 孔和 384 孔微孔板、0.5 ml 微管和 0.2 ml PCR 条兼容。Biometra 的 TRIO PCR仪具有三个不同的板块，允许用户灵活地并行运行三个独立的 PCR 协议。Biometra TRIO 上的每个板块最多可容纳 48 个样品。
