IoT PCR：连接到互联网的低成本DNA复制

描述

什么是 PCR 热循环仪？

PCR 热循环仪是一种能够以可控方式在所需温度之间变化以正确进行聚合酶链式反应 (PCR) 的设备。 

什么是 PCR？

聚合酶链式反应是一种用于复制 DNA 某些部分的反应。复制 DNA 的过程包括许多步骤。这是一个简化版本：

步骤 1.) DNA 被加热到 95 C 以使 DNA 变性。加热时，碱基对之间的氢键开始断裂，分离 DNA 中的螺旋，从而产生 2 条互补的 DNA 链。

步骤 2.) 然后将样品降低到 55°C 20-40 秒，以使引物（作为聚合酶起始点的小 DNA 链）与 DNA 结合。

步骤 3.) 然后将样品升高到所用聚合酶（通常是 Taq 聚合酶）的最佳温度，然后使聚合酶与引物结合并通过添加核苷酸开始完成 DNA 链。

步骤 4.) 重复过程

如果您有足够的聚合酶、引物和核苷酸，这可以无限期地继续下去。每重复一次循环，DNA 的数量就会增加一倍。

我将做什么与商业 PCR 热循环仪不同？

实验室级和商业 PCR 热循环仪花费数万美元，旨在容纳数百个样本。它们很难使用，您需要对所使用的聚合酶有广泛的了解才能成功进行反应。我的目标是开发一款低成本、易于使用的热循环仪，可供对该主题知之甚少的高中生使用。这对个人使用和教育都有好处。不仅如此，由于我们可以通过互联网控制它，我将开发一个控制热循环仪的应用程序，并为用户开发一套预设，让他或她更容易操作设备。

PCR有什么用？

一旦扩增，PCR 产生的 DNA 可用于许多不同的实验室程序。例如，人类基因组计划 (HGP) 中的大多数作图技术都依赖于 PCR。PCR 在许多实验室和临床技术中也很有价值，包括 DNA 指纹识别、细菌或病毒检测（特别是 AIDS）以及遗传疾病的诊断。长话短说，PCR 几乎可用于涉及 DNA/RNA 的任何事情。

我的构建

我使用了一个连接到继电器和加热/冷却设备的 Arduino MKR1000。 

 

 

 

 

1 / 2 • MKR1000 + 面包板上的 PCR 电路

 

电路/原理图

Fritzing 原理图与 Arduino UNO（与 MKR1000 一起使用）

 

注意：将数字输出线从 DIGITAL 12 更改为 DIGITAL 6。

我计划稍后添加的内容

我可能还会添加 LCD 显示器、清理 UI、添加 LED 指示灯、手动控制、修复应用程序的一些问题，并为 Arduino 制作屏蔽或 PCB。