自動化 PCR 電子書

PCR實驗自動化的效益

PCR 是一種分子生物學的核心應用之一，用於檢測和定量特定基因，是基因組學和轉錄組學等下游應用的重要組成部分。 PCR是一項耗時、耗人力且容易出錯的分子生物學技術。往往高品質的PCR實驗需要耗費大量時間和金錢，這兩點成為了許多科學研究工作者的專案瓶頸。然而，透過十多年的最佳化和改進，實驗室自動化應運而生，實驗室自動化技術的應用能夠減少人力和預算限制，為科學家提供更有效率、準確的結果。

自動化為PCR實驗帶來了許多有效的幫助。本文將討論其中三個最核心的優勢:1、改善資料品質2、提高通量3、降低成本

提高數據品質：準確度和精確度PCR 包括兩個工作步驟:1)反應設定;2)梯度加熱在 PCR 實驗過程中，準確度和精確度非常關鍵。試劑和樣品必須以精確的量分裝、混合和轉移，以獲得高品質的結果。因此，精準移液是嚴重影響產品品質的關鍵性能因素。在進行PCR時，大多數實驗室通常會使用微量移液器，並將體積降至最低為1以。在這個體積下，大多數自動化系統可媲美熟練的人工技術人員，使得實際移液體積與目標體積相差不超過 5%。

降低變異性和錯誤自動化系統可以最大限度地減少變異性並消除錯誤且在面臨複雜的實驗步驟或大量樣品時，人工執行難度較大，此時，自動化可以取代人工完成這項挑戰。

PCR 實驗的步驟可能涉及眾多獨立的操作，這些操作會在長達幾個小時的過程中進行，考慮到大多數PCR實驗的規模，移液任務在整個項目中會被反复執行無數次(更多討論請參閱第三章)即使是熟練的人工技術人員也會出現注意力不集中和移液錯誤。通常的解決辦法就是重新執行整個過程。然而，機器人系統可以不知疲倦地執行移液操作，並且可以做到每次都將正確的液體移至正確的孔中。透過消除人工失誤帶來的重複操作，可以節省您的試劑和寶貴的時間(有關成本節約的更多資訊請參下文)。此外，透過消除錯誤，自動化系統可以提供更準確的下游數據。

復現性和一致性生物科學研究實驗需要有復現性和一致性，不僅是為了確保結果的正確性，也是為了增加研發人員的信心。自動化能夠更好地實現實驗的復現性和一致性。而移液操作是影響測定復現性的關鍵因素。自動化消除了實驗者技術上的變異性，因為機器人每次都以相同的方式執行每個步驟，同時，這有助於更好的後續分析。

減少人工操作時間，提高吞吐量除了提高數據品質外，自動化還可以增加實驗室的吞吐量，更快地運行更多的 PCR反應，並釋放寶貴的人工操作時間。 PCR 應用的時間長度可能有很大的差異。對於典型的 PCR 過程，包括設定和運行，通常需要1-2小時的時間。自動化系統可以在相似的時間內完成PCR反應，但只需不到 15 分鐘的人工操作時間，而且自動化系統可以在夜間和週末工作。減少人工操作時間，讓科學研究人員可以把時間聚焦在實驗設計和數據分析上，發揮他們寶貴的知識技能。

降低成本自動化系統可能需要一筆相當大的採購費用。但是，透過提高效率和性能，許多實驗室的產出將可以抵消其設備投入，並且還可以節省整體成本。將繁瑣的手工移液操作替換為高效的機器人技術可以在多個方面節省成本。透過消除錯誤操作所導致的重複實驗的需要，自動化可以避免樣本、試劑和耗材的浪費。此外，透過縮短實驗週期，自動化還可以節省長時間實驗的固定成本。儘管短期內投資和學習曲線似乎很大，但透過引用自動化，多數實驗室真正實現了降本增效。

投資報酬率預估(ROI)實驗室透過自動化獲得的投資報酬率(ROI)可以透過目前手動工作流程成本與使用自動化系統後潛在成本之間的差異進行計算。這些成本將取決於實驗室的整體需求，例如特定試劑的價格或實際操作時間的費用。但事實上對ROI影響最大的因素是實驗室的吞吐量。

確切地量化成本可以透過將樣本、試劑、耗材、勞動力和設備歸納為一個衡量指標:每個樣本的成本(CPS)。實驗室可以使用CPS作為基準，根據當前和未來的吞吐量進行推算，並與自動化的成本進行比較。要計算CPS，首先將實驗室在一定時期內的試驗費用相加。接下來，加上手動操作所需的勞動力小時數的衡量指標。全職當量(FTE)可用於量化這些小時數。 FTE會為所進行的工作分配一個每小時工資。

這可以是技術人員的實際工資或合理的估計值。您還可以將 FTE 以小時而不是貨幣方式進行量化，以便專注於節省的時間。然後將這些成本除以該時期運行的樣品數量商就是您的 CPS，可以以每個樣品的美元或美元和 FTE 小時來表示。

計算投資回報率的下一步是用自動化系統量化您的CPS只需將使用新系統的等量樣品的試劑和 FTE 成本相加。然後加上與自動化系統本身相關的成本，如購買價格(請參考第 4章)。將這個總和除以您打算運行的樣品數量，就可以得到一個可比較的 CPS.

具有良好投資回報率的自動化系統將提供價格適中的機器，並且具有最低的營運成本，並能夠透過降低成本來獲得所討論的結果。您運行的樣品越多，就可以節省更多的操作時間和減少更多的錯誤測定廢料，這樣節省成本的淨值效果就會被放大。

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