Dispositivi per il controllo termico

La vasta applicazione della Polimerase Chain Reaction e delle tecniche di amplificazione nucleotidica a lei connesse, ha determinato lo sviluppo di vari sistemi per la realizzazione dei profili di temperatura, necessari in queste reazioni.

Comune denominatore di questi dispositivi è stata la riduzione dei costi e dei tempi di reazione per cui, i dispositivi di controllo termico, sono caratterizzati dalla velocità di riscaldamento (raffreddamento), generalmente di $1^{0}C/s$.

Il progetto di un thermal cycler che permetta alte velocità in riscaldamento (e raffreddamento) a basso costo è comunemente realizzato in due modi:

- utilizzando una resistenza di potenza ed una serpentina all'interno della quale scorre un liquido refrigerante(o dell'acqua) per scaldare e raffreddare rapidamente un blocco di metallo, generalmente alluminio.

- attraverso moduli termoelettrici.

Figure: Aspetto di un modulo termoelettrico

Obiettivo di questo lavoro è la realizzazione di un thermal cycler per camere di reazione integrate, ricavate su strutture basate sulla tecnologia propria della microelettronica ( biochip). L'utilizzo di moduli termoelettrici nella realizzazione della PCR su chip, è preferibile vista la bontà delle prestazioni che questi offrono oltre alla compattezza e alle ridotte dimensioni che possono raggiungere. La necessità di ridurre le dimensioni del dispositivo per l'amplificazione del DNA, ha portato alla sperimentazione di resistenze a film spesso realizzate direttamente sul chip, come é stato fatto in un esperimento realizzato da P.Wilding [5]; i risultati in termini di velocità sono stati migliori di quelli ottenuti con celle Peltier, ma rimane da preferire la soluzione termoelettrica essendo notevolmente più economica.