Влияние угла наклона микропробирки на температурный режим конвективной ПЦР: численное моделирование и статистический анализ

Аннотация

В работе исследуется влияние угла наклона стандартной полипропиленовой микропробирки объемом 50 мкл на температурный режим конвективной полимеразной цепной реакции. Для описания течения жидкости используется приближение Буссинеска, реализованное в пакете OpenFOAM. В качестве рабочей среды используется вода. В качестве модели движения ДНК-молекул применяется метод Монте-Карло: случайным образом размещенные частицы перемещаются в вычисленном поле скоростей, а их температура фиксируется для каждого шага трассировки. Для выбранного диапазона углов от −90° до 90° получены данные вычислительного эксперимента, построены гистограммы распределения времени пребывания частиц в температурных интервалах. Результаты показывают, что при наклоне в сторону холодной границы преобладающие температуры снижаются, тогда как при наклоне в противоположную сторону диапазон температур смещается вверх. Полученные данные позволяют оптимизировать параметры конвективной ПЦР простым изменением угла наклона микропробирки и граничных температур, что может повысить чувствительность и надежность портативных ПЦР-систем. DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2025.4.1