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定義
核酸擴(kuò)增檢測(cè)分析儀（Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ?。粒恚穑欤椋妫椋悖幔簦椋铮睢。裕澹螅簦椋睿纭。樱螅簦澹恚危粒粒裕┦且环N通過(guò)體外擴(kuò)增特定核酸序列（ＤＮＡ／ＲＮＡ），結(jié)合實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)或終點(diǎn)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)病原體、遺傳標(biāo)志物超靈敏檢測(cè)的分子診斷設(shè)備。廣泛應(yīng)用于感染性疾病診斷、遺傳病篩查、腫瘤基因檢測(cè)、法醫(yī)鑒定等領(lǐng)域。
核心工作原理
１． 核酸擴(kuò)增技術(shù)
| 技術(shù)類型 | 原理 | 特點(diǎn) |
|---|---|---|
| ＰＣＲ | 熱循環(huán)（變性－退火－延伸）擴(kuò)增目標(biāo)ＤＮＡ | 金標(biāo)準(zhǔn)，需溫度驟變?cè)O(shè)備 |
| 實(shí)時(shí)熒光定量ＰＣＲ?。ǎ瘢校茫遥?/td> | ＰＣＲ過(guò)程中嵌入熒光染料／探針，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擴(kuò)增曲線 | 定量分析，閉管防污染 |
| 等溫?cái)U(kuò)增 | 恒溫條件下擴(kuò)增（如ＬＡＭＰ、ＲＰＡ、ＮＡＳＢＡ） | 快速（＜３０?。恚椋睿?，設(shè)備簡(jiǎn)易 |
| 數(shù)字ＰＣＲ （ｄＰＣＲ） | 將樣本分割為微反應(yīng)單元，終點(diǎn)法絕對(duì)定量 | 超高靈敏度，無(wú)需標(biāo)準(zhǔn)曲線 |
２． 檢測(cè)原理
熒光信號(hào)采集：
染料法（ＳＹＢＲ?。牵颍澹澹睿呵度腚p鏈ＤＮＡ發(fā)出熒光，成本低但特異性差。
探針法（ＴａｑＭａｎ，?。停铮欤澹悖酰欤幔颉。拢澹幔悖铮睿盒蛄刑禺愋蕴结?biāo)饣驑?gòu)象變化釋放熒光，特異性高。
信號(hào)解析：
閾值循環(huán)數(shù)（Ｃｔ值）：ｑＰＣＲ中熒光達(dá)到閾值的循環(huán)數(shù)，與起始模板量成反比。
微滴熒光計(jì)數(shù)：ｄＰＣＲ通過(guò)陽(yáng)性微滴比例計(jì)算絕對(duì)拷貝數(shù)。
系統(tǒng)構(gòu)成
| 模塊 | 功能組件 |
|---|---|
| 溫控系統(tǒng) | 半導(dǎo)體帕爾貼溫控模塊（ｑＰＣＲ：０．１℃精度，升降溫速率＞４℃／ｓ） |
| 光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng) | 多通道熒光激發(fā)光源（ＬＥＤ／激光）?。V光片 ＋?。茫茫模校停詸z測(cè)器（支持４－６色熒光） |
| 微流體控制 | 注射泵／氣壓閥驅(qū)動(dòng)樣本在芯片或微孔板中流動(dòng)（全自動(dòng)機(jī)型） |
| 數(shù)據(jù)分析軟件 | 自動(dòng)計(jì)算Ｃｔ值、熔解曲線分析（Ｔｍ值）、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、結(jié)果判讀（陽(yáng)性／陰性／數(shù)值） |
| 人機(jī)交互界面 | 觸摸屏控制?。∵h(yuǎn)程監(jiān)控 ＋?。蹋桑酉到y(tǒng)對(duì)接 |
關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域
| 領(lǐng)域 | 檢測(cè)目標(biāo) |
|---|---|
| 病原體診斷 | 新冠病毒、ＨＩＶ、ＨＰＶ、結(jié)核分枝桿菌、流感病毒等 |
| 遺傳病篩查 | 地中海貧血、脊髓性肌萎縮癥（ＳＭＡ）、遺傳性耳聾基因突變 |
| 腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療 | ＥＧＦＲ／ＡＬＫ／ＫＲＡＳ基因突變、ＭＳＩ狀態(tài)、循環(huán)腫瘤ＤＮＡ（ｃｔＤＮＡ） |
| 血液篩查 | ＨＢＶ／ＨＣＶ／ＨＩＶ核酸血站安全檢測(cè) |
| 食品安全 | 食源性致病菌（沙門氏菌、大腸桿菌Ｏ１５７） |
| 法醫(yī)學(xué) | ＳＴＲ分型、親子鑒定 |
技術(shù)演進(jìn)與創(chuàng)新
一體化集成：
樣本進(jìn)－結(jié)果出：整合核酸提取、擴(kuò)增、檢測(cè)于單設(shè)備（如ＧｅｎｅＸｐｅｒｔ、ＢｉｏＦｉｒｅ?。疲椋欤恚粒颍颍幔?。
微流控芯片：通過(guò)離心式／液滴微流控實(shí)現(xiàn)“芯片實(shí)驗(yàn)室”（Ｌａｂ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）。
多重檢測(cè)能力：
單反應(yīng)管同時(shí)檢測(cè)１０－３０種靶標(biāo)（呼吸道／腸道病原體多聯(lián)檢）。
快速便攜化：
等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)（ＬＡＭＰ／ＲＰＡ）?。∈謾C(jī)熒光讀取器，實(shí)現(xiàn)床旁檢測(cè)（ＰＯＣＴ）。
數(shù)字量化革命：
微滴式／芯片式ｄＰＣＲ檢測(cè)低頻突變（＜０．１％）、病毒載量絕對(duì)定量。
性能參數(shù)對(duì)比
| 指標(biāo) | ｑＰＣＲ | 等溫?cái)U(kuò)增 | ｄＰＣＲ |
|---|---|---|---|
| 檢測(cè)速度 | １－２小時(shí) | １５－４５分鐘 | ２－４小時(shí) |
| 靈敏度 | １０－１００拷貝／反應(yīng) | １０－１００拷貝／反應(yīng) | １拷貝／反應(yīng) |
| 定量能力 | 相對(duì)定量（需標(biāo)準(zhǔn)曲線） | 半定量 | 絕對(duì)定量 |
| 抗干擾性 | 中等 | 低（樣本需純化） | 極高 |
| 設(shè)備成本 | 中高（５－２０萬(wàn)） | 低（１－５萬(wàn)） | 高（２０－５０萬(wàn)） |
代表設(shè)備與廠商
| 廠商 | 明星產(chǎn)品 | 技術(shù)亮點(diǎn) |
|---|---|---|
| 羅氏 | Ｃｏｂａｓ?。叮福埃埃福福埃?/td> | 超高通量（９６／３８４孔），８小時(shí)處理超千樣本 |
| 賽沛 | ＧｅｎｅＸｐｅｒｔ | 一體化卡盒，２小時(shí)完成提?。瓟U(kuò)增－檢測(cè) |
| 伯樂 | ＣＦＸ９６?。。洌洌校茫蚁到y(tǒng) | 高精度溫控，微滴生成技術(shù)領(lǐng)先 |
| 雅培 | ｍ２０００?。遥澹幔欤裕椋恚?/td> | 自動(dòng)化樣本前處理 ＋ 擴(kuò)增檢測(cè)整合 |
| 華大智造 | ＭＧＩＳＰ－９６０?。。模蹋粒?/td> | 國(guó)產(chǎn)超高通量平臺(tái)，支持納米球測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建 |
操作流程（以ｑＰＣＲ為例）
樣本制備：全血／痰液／組織 → 核酸提取純化
反應(yīng)體系配制：引物探針?。∶浮。∧０濉。【彌_液
程序設(shè)置：
預(yù)變性（９５℃， ２ｍｉｎ）→ 循環(huán)擴(kuò)增（９５℃?。保担蟆 。叮啊妗。保恚椋?，?。矗拜啠?/p>
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：每輪循環(huán)采集熒光信號(hào)
結(jié)果分析：
擴(kuò)增曲線：Ｓ形曲線判陽(yáng)性
熔解曲線：?jiǎn)我环宕_保特異性
標(biāo)準(zhǔn)曲線：計(jì)算病毒載量（ｃｏｐｉｅｓ／ｍＬ）
挑戰(zhàn)與局限
污染風(fēng)險(xiǎn)：擴(kuò)增產(chǎn)物的氣溶膠污染可能導(dǎo)致假陽(yáng)性（需ＵＮＧ酶防污染體系）。
抑制劑干擾：血紅蛋白、肝素等降低擴(kuò)增效率（需內(nèi)參基因監(jiān)控）。
引物設(shè)計(jì)難度：新發(fā)病原體（如未知病毒）需快速開發(fā)特異性引物。
成本壁壘：試劑耗材價(jià)格高，限制基層普及。
未來(lái)趨勢(shì)
超快速ＰＣＲ：微流控芯片?。「哳l溫控，實(shí)現(xiàn)１０分鐘內(nèi)擴(kuò)增（如對(duì)流ＰＣＲ）。
無(wú)提取直擴(kuò)：樣本裂解后直接擴(kuò)增，省去純化步驟（適用于唾液／尿液）。
ＡＩ輔助判讀：深度學(xué)習(xí)優(yōu)化閾值設(shè)定，減少人為誤判。
多組學(xué)整合：?jiǎn)卧O(shè)備兼容核酸、蛋白、細(xì)胞多維度檢測(cè)。
總結(jié)
核酸擴(kuò)增檢測(cè)分析儀是分子診斷的“基石技術(shù)”，其迭代核心圍繞精準(zhǔn)化、自動(dòng)化、床旁化展開。從疫情中大規(guī)模篩查到腫瘤個(gè)體化用藥指導(dǎo)，持續(xù)推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療落地。未來(lái)隨著微流控與人工智能的融合，將進(jìn)一步突破時(shí)效與成本瓶頸，成為普惠型診斷工具。
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