Guia científica d'estiu: Quan una onada de calor de 40 °C es troba amb experiments moleculars

Recentment, les altes temperatures han persistit a gran part de la Xina. El 24 de juliol, l'Observatori Meteorològic Provincial de Shandong va emetre una alerta groga per temperatures màximes, preveient temperatures "similars a una sauna" de 35-37 °C (111-133 °F) i un 80% d'humitat durant els propers quatre dies a les zones de l'interior. Les temperatures en llocs com Turpan, Xinjiang, s'acosten als 48 °C (111-133 °F). Wuhan i Xiaogan, Hubei, estan sota una alerta taronja, amb temperatures superiors als 37 °C en algunes zones. Amb aquesta calor abrasadora, el món microscòpic sota la superfície de les pipetes experimenta pertorbacions inusuals: l'estabilitat dels àcids nucleics, l'activitat dels enzims i l'estat físic dels reactius estan distorsionats silenciosament per l'onada de calor.

L'extracció d'àcids nucleics s'ha convertit en una cursa contrarellotge. Quan la temperatura exterior supera els 40 °C, fins i tot amb l'aire condicionat engegat, la temperatura de la taula d'operacions sovint supera els 28 °C. En aquest moment, les mostres d'ARN que es deixen a l'aire lliure es degraden més del doble de ràpid que a la primavera i la tardor. En l'extracció amb perles magnètiques, la solució tampó està localment saturada a causa de la volatilització accelerada del dissolvent i els cristalls precipiten fàcilment. Aquests cristalls provocaran grans fluctuacions en l'eficiència de la captura d'àcids nucleics. La volatilitat dels dissolvents orgànics augmenta simultàniament. A 30 °C, la quantitat de volatilització del cloroform augmenta un 40% en comparació amb els 25 °C. Durant el funcionament, cal assegurar-se que la velocitat del vent a la campana extractora sigui de 0,5 m/s i utilitzar guants de nitril per mantenir l'eficàcia protectora.

Els experiments de PCR s'enfronten a pertorbacions de temperatura encara més complexes. Reactius com l'enzim Taq i la transcriptasa inversa són extremadament sensibles a les fluctuacions sobtades de temperatura. La condensació a les parets del tub després de treure'l d'un congelador a -20 °C pot causar una pèrdua d'activitat enzimàtica de més del 15% si entra al sistema de reacció. Les solucions de dNTP també poden mostrar una degradació detectable després de només 5 minuts d'exposició a temperatura ambient (> 30 °C). El funcionament de l'instrument també es veu obstaculitzat per les altes temperatures. Quan la temperatura ambient del laboratori és > 35 °C i la distància de dissipació de calor de l'instrument de PCR és insuficient (< 50 cm de la paret), la diferència de temperatura interna pot arribar als 0,8 °C. Aquesta desviació pot fer que l'eficiència d'amplificació a la vora d'una placa de 96 pous disminueixi més d'un 40%. Els filtres de pols s'han de netejar regularment (l'acumulació de pols redueix l'eficiència de dissipació de calor en un 50%) i s'ha d'evitar l'aire condicionat directe. A més, quan es realitzin experiments de PCR durant la nit, cal evitar utilitzar l'instrument de PCR com a "nevera improvisada" per emmagatzemar mostres. L'emmagatzematge a 4 °C durant més de 2 hores pot provocar la formació de condensació després que es tanqui la tapa escalfada, cosa que dilueix el sistema de reacció i pot corroir els mòduls metàl·lics de l'instrument.

Davant dels avisos persistents d'altes temperatures, els laboratoris moleculars també haurien de fer sonar l'alarma. Les mostres d'ARN precioses s'han d'emmagatzemar a la part posterior d'un congelador de -80 °C, amb accés restringit als períodes d'altes temperatures. Obrir la porta d'un congelador de -20 °C més de cinc vegades al dia agreujarà les fluctuacions de temperatura. Els equips que generen molta calor requereixen almenys 50 cm d'espai de dissipació de calor a banda i banda i a la part posterior. A més, es recomana reestructurar el temps experimental: de 7:00 a 10:00 per a operacions sensibles a la temperatura, com ara l'extracció d'ARN i la càrrega de qPCR; d'1:00 a 16:00 per a treballs no experimentals, com ara l'anàlisi de dades. Aquesta estratègia pot evitar eficaçment que els pics d'altes temperatures interfereixin amb els passos crítics.

Els experiments moleculars durant una onada de calor són una prova tant de tècnica com de paciència. Sota el sol implacable d'estiu, potser és hora de deixar la pipeta i afegir una caixa addicional de gel a les mostres per permetre que l'instrument dissipi més calor. Aquesta reverència per les fluctuacions de temperatura és precisament la qualitat de laboratori més preuada durant els abrasadors mesos d'estiu; al cap i a la fi, amb la calor de 40 °C de l'estiu, fins i tot les molècules necessiten una "regió polar artificial" acuradament protegida.