扩增仪原理

PCR简介聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR)是利用一段DNA为模板，在DNA聚合酶和核苷酸底物共同参与下，将该段DNA扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析的一种反应。PCR扩增原理核酸降解是DNA/RNA分子中的碱基和戊糖间的氮糖苷键，或磷酸二酯键在物理因素、化学因素和生物因素等作用下发生水解，使DNA/RNA链发生断裂。▲ 图一：PCR原理反应示意图▲ 图二：PCR反应过程中温度变化图实时荧光定量PCR原理通过荧光染料或荧光标记的特异性探针，对PCR产物进行标记跟踪，实时监控反应过程，结合相应软件可以对结果进行分析，通过标准曲线对未知模板进行定量分析，计算待测样本的初始模板浓度。▶ 初始DNA浓度越高，荧光达到某一值（阈值）时所需要的循环数越少（Cq值）。▶ Log浓度与循环数成线性关系，根据样品扩增到阈值的循环数与已知起始拷贝数的标准品作出的标准曲线对比就可以计算出该样品的起始拷贝数。影响PCR扩增的因素▶ 模板间的交叉污染。▶ PCR试剂的污染。▶ PCR产物的污染。防止污染的预防操作❶ 永远要设置NTC（No Template Control）对照，一个不含有模板DNA但含有PCR体系中所有其他成分的对照。如果不能在污染的第一时间发现，会导致后续一系列的数据无法使用。❷ 准备PCR体系的移液器要专用，千万不能用吸取过PCR产物的移液器去准备PCR体系。❸ 打开离心管前先离心，开管动作要轻，以防管内液体溅出。❹ 最好在加完其他反应成分再加入模板。❺ 实验结束后及时清理台面。出现污染后的解决办法❶ 更换试剂：更换新的试剂和水，用确保无污染的移液器分装备用。❷ 清洁所有可能的污染源：实验台面，离心机，门把手等。❸ 实验过程更加小心，采用前面提到的各种防止污染的方法。CieloTM实时荧光定量PCR系统Harness of the power of qPCR☑ 数据可靠性：连续1000次实验后，结果高度一致。☑ 应用灵活性：提供多种qPCR应用分析。☑ 流程智能化：中英文用户界面，触控操作，可多机联用。☑ 在线便捷性：主机可独立运行qPCR程序，数据可USB、Wi-Fi等网络传输。

[仪器信息网讯] 2014年5月7日-5月8日，CFAS 2014第三届中国食品与农产品质量安全检测技术国际论坛暨展览会于北京国家会议中心召开。本次会议为期两天，邀请学界与业界的院士、专家、学者、企业家，展会吸引了1500余名业内人士参加，100余家企业参展并展示自己的成果。在本次大会举办的进一步推动和促进国内外食品与农产品质量安全检测技术会上，北京博奥晶典生物有限公司(以下简称：博奥晶典)的成后龙全国产品经理对此次展出的微流控恒温扩增平台在论坛上作了技术演讲，向大家介绍这套平台在食品安全快速检测领域及农产品快速检测应用状况，为更好地了解其技术原理及优势，仪器信息网编辑在现场对博奥晶典的成后龙经理进行采访。 北京博奥晶典生物有限公司成后龙经理 　　仪器信息网：贵公司这套快速检测平台主要采用什么技术? 成后龙经理：这套平台结合了两个国际先进技术，一个是恒温扩增，一个是微流控芯片技术。恒温扩增技术，不需要传统扩增技术的温度变化，所有反应都在50-60度下完成。微流控芯片技术，是博奥的专利技术，而博奥也是国内唯一具有国际先进微加工工艺的公司。这种微流控碟式芯片具有多指标多样品并行检测、样品及试剂用量少的特点。不仅可以用于食品安全检测，农产品检测还可以应用在医学诊断等方面。 　　晶芯® RTisochipTM-A恒温扩增微流控芯片核酸分析仪及其微流控蝶式芯片 仪器信息网:此款微流控恒温扩增仪是否专门定位食品安全监测领域?相比市场中其他仪器有什么优势？ 　　 成后龙经理：这个平台能够很好的满足食品安全快速检测的需要，是一个基于检测微生物的平台，同样也应用在临检，如呼吸道病原微生物检测，以及农业、奶制品、水质等病原微生物的检测。 　 　恒温扩增和微流控芯片这两个顶尖技术相结合，博奥是国内第一家也是唯一一家。大家都知道，传统方法检测食源性微生物呢，一次只能检一个指标，而微流控碟式芯片上的24个检测通道，可以进行多指标多样品的并行检测。通道之间完全隔离，不接触空气，避免了交叉污染。另外，从实验成本控制角度来讲，碟式芯片上每个样品反应量仅需1.4&mu L,相应的试剂用量也减少到了几微升，更符合目前快速检测领域的需求。 　　恒温扩增技术在食品安全检测方面的实际应用主要都是用来定性，其多个引物的设计能带来更高的特异性，反应快， 实验操作也非常简单，因此很适合快速检测。并且微流控芯片的结构设计有液封的效果，反应液的挥发并不严重，因此具有各检测孔反应均一、结果可控的优势。关于这两种技术的优劣势比较，行业内人士也都比较了解，我这里就不多作介绍，我们的技术创新主要是微流控芯片， 或者说微流控与恒温扩增技术的结合。 　　仪器信息网：引物是否存在变性的可能?在检测中是否有质控? 成后龙经理：在检测中，我们有设定阳性和阴性对照，由于所有反应池里引物的包埋都是同时以同样的方式进行的，因此我们认为，如果阳性对照可以得到阳性结果，那么其他的引物也是能正常工作的。当然，也可以针对每一个反应池设置阳性对照，但根据我们的大量实验验证结果，这种设置不是必要的。 仪器信息网：在食品检测仪器这个大环境中，你们对恒温扩增仪如何定位？ 成后龙经理：如今不管是国家还是我们百姓对食品安全这个问题越来越重视，信息来源也越来越多。食品检测仪器的重要性和多样新就体现出来了。我们博奥晶典的恒温扩增仪可以说是拥有与众不同的技术。微流控芯片可以一次性检测多个样本多个指标。恒温扩增，不需要温度变化。整个检测反应时间最快20分钟就可以出来。所以我们定位在多指标多样本的快速检测，定性分析和半定量分析上。 　　关于北京博奥晶典生物技术有限公司： 　 　北京博奥晶典生物技术有限公司是依托于博奥生物集团有限公司/生物芯片北京国家工程研究中心成立的一家全资子公司，整合了旗下系统化生物芯片相关的仪器 平台、技术力量、服务团队等优质资源，致力于为生命科学领域的实验室建设提供创新、完善的整体解决方案。公司主营方向：从事以微流控技术为核心的生物芯片 相关仪器平台的搭建及服务，提供领先创新性的技术应用思路、实验室建设及运营、技术支持及培训的整体方案，涵盖了生命科学研究、生物(含食品)安全、临床 诊断等领域。

2022年，新冠病毒“卷土重来”，奥密克戎变异株侵袭国内多地，上海、吉林等地疫情尤为严重。奥密克戎变异株具有传播快、隐匿性强的特点，因而近期本土疫情点多、面广、频发。为控制疫情，提高疫情防控效率，居家新冠核酸快速检测自检已经成为了不可逆的趋势。今年，国家发布《区域新型冠状病毒核酸检测（新冠核酸快速检测）组织实施指南（第三版）》明确推出了“抗原筛查，核酸诊断”的监测模式。目前, 传统的聚合酶链式反应(PCR技术)是新冠病毒核酸检测的“金标准”，最主要用到的技术为荧光定量PCR技术，该方法的优势为灵敏度高、特异性强、稳定性好。但是由于PCR方法核酸检测集中采样接触易感染，需配套洁净实验室，工作繁琐且获取结果时间长，难以实现对病原的现场快速检测。新冠病毒抗原检测通过抗原和抗体结合反应在试纸条上检测，方便快检，通常30分钟内可出结果，能够实现现场快速检测。但抗原检测灵敏度低，易出现假阳性，无法代替核酸检测作为诊断标准。因此，在“抗原筛查，核酸诊断”的现行新冠检测方案之外，是否能找到一种既可靠、又快速的技术方法，以适配除“集采”和“居家自测”以外更多的现场检测场景，如社区门诊、发热门诊、海关等？等温扩增可能是最佳答案。核酸等温扩增技术是指在某一恒定温度、由特定酶作用完成靶标核酸扩增和相关信号检测的技术。相比于PCR技术，等温扩增技术无需热循环，能快速达到实验所需的温度，基于该技术开发的分子诊断系统具有操作简便、检测快速高效、仪器易小型化和易普及等多重优点。经过十多年的发展，目前已有多种等温扩增技术用于分子诊断领域，包括同时扩增和检测（SAT）、重组酶辅助扩增（RAA)、交叉引物放大(CPA)和LAMP离心盘微流控芯片(LAMP-chip)等。基于等温扩增技术的新冠核酸快速检测，将大大提升新冠核酸现场快速检测效率，是对现行新冠检测方案很好的补充。本文对我国用于新冠病毒检测的恒温扩增快检技术和产品进行梳理盘点，以飨读者。目前，已经有多款基于恒温扩增技术的新冠病毒检测产品上市。1、 上海速创全自动恒温核酸扩增分析仪全自动恒温核酸扩增分析仪MA3000（国械注准20213220473）上海速创诊断产品有限公司推出的全自动恒温核酸扩增分析仪MA3000，该产品是一款基于微流控生物芯片技术打造的集核酸提取、纯化、扩增、分析、报告于一体的全自动核酸检测平台。与公司的微流控生物芯片试剂相结合，可以实现多样本、多靶点的微生物病原体DNA/RNA检测。检测通量可达96样本/小时，检测时间在30-45分钟之间，强阳性样本最快可以15分钟出结果（5分钟核酸提取纯化，10分钟扩增出结果）。2、成都博奥晶芯恒温扩增微流控芯片核酸分析仪晶芯® RTisochip™ -A 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪（国械注准 20173401354） 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪(型号:RTisochipTM-A)及配套碟式芯片是博奥研发的快速检测微生物核酸的新平台，博奥将微流控技术与恒温扩增技术结合，可提供 1×24、2×11、3×8三种不同型号的碟式芯片。 博奥同时自主研发和生产了呼吸道病原菌核酸检测试剂盒，与恒温扩增微流控芯片核酸分析仪一起通过国家药品监督管理局的创新审批，并获得三类医疗器械注册证。 性能指标3、上海仁度AutoSAT全自动核酸检测分析系统AutoSAT全自动核酸检测分析系统（国械注准20193220245）原理：采用SAT—RNA实时荧光恒温扩增检测技术，靶标RNA在RT酶作用下逆转录合成一条带T7启动子的双链DNA，T7 RNA聚合酶以这条双链DNA为模板进行转录,每个cDNA分子可以转录出100~1000个拷贝的RNA，合成出的RNA与分子信标结合，发出荧光，可以被荧光检测仪检测到。与此同时，新合成的RNA继续在RT酶和T7 RNA聚合酶的作用下循环逆转录和转录的过程。如此往复，以达到高效扩增的目的。检测通量：90分钟报告第一个样本结果，之后平均2分钟报告一个结果，8小时可检测200样本，24小时可检测500-700个样本；样本容量：可一次性放置80个样本并实现连续上样。4、上海伯杰一体化核酸快速检测系统BG-NOVA-X8一体化核酸快速检测系统（国械注准20213220715）伯杰医疗自主研发的BG-Nova-X8，集成CRISPR技术、磁珠提取、高精度机械臂，42℃恒温扩增检测，快速完成扩增反应，40分钟即可全自动出结果，2021年公司新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒（恒温CRISPR法）获批上市，国械注准20213400714。5、长光辰英Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪长光辰英自主研发的Home Lab便携式恒温核酸扩增分析仪，基于光信号即时判读技术与环介导等温扩增技术（LAMP）结合，自动判读核酸检测结果。根据产品介绍，Home Lab分析仪搭配新冠核酸快速检测试剂盒（环介导等温扩增法），组成系统化快速检测方案，通过鼻拭子取样，12-30分钟内可完成4个样品的核酸检测，在感染早期即可进行病毒检测。目前，Home Lab分析仪已实现量产化生产，并于2021年末顺利通过了欧盟CE医疗许可认证。6、江苏奇天RAA快检平台系列仪器F1628 恒温核酸扩增分析仪原理：重组酶介导等温核酸扩增技术（Recombinase Aided Amplification）是一种全球领先的分子检测技术，简称RAA技术，该技术利用重组酶、单链结合蛋白、DNA聚合酶在等温（37℃）条件下进行核酸扩增，结合荧光探针实现即时检测，是一种精准、方便、快速的核酸检测技术，实现5－15分钟完成检测输出结果，灵敏度高达到1 拷贝/测试。2020年1月，奇天基因与中国疾病预防控制中心联合研制的新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸等温扩增快速检测试剂盒， 实现了8-15分钟快速检测出结果。2021年，江苏奇天新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸检测试剂盒（荧光RT-RAA法）获批上市，国械注准20213400656。7、杭州尤思达即时分子诊断系统新型冠状病毒（2019-nCoV）即时分子诊断系统系统基于交叉引物放大(CPA)原理，检测全流程时长约80分钟，通量为2个样本。今年以来，有更多等温扩增核酸检测仪研发成果被报道。据中科院苏州医工所官方网站报道，苏州医工所医学检验室尹焕才研究员联合马富强研究员及相关科研力量，在苏州医工所自主部署项目的支持下，开展了基于LAMP技术（Loop-mediated isothermal amplification，环介导等温扩增技术）的传染性病原体检测系统研制。从特异性引物筛选设计、LAMP反应核心酶研发、高灵敏反应体系构建、到配套便携式荧光检测仪器，进行了全链条部署研究，取得阶段性进展。半小时内完成测试，试剂可常温运输，无需冷链，便于居家、床旁及现场快速检测使用，已初步具备转产条件。呼吸道病原体快速检测系统构成4月，据有关媒体报道，香港理工大学研发的便携式新冠病毒检测仪，利用反转录恒温环状扩增法（RT-LAMP）及金纳米粒子(作为核酸扩增显示剂)，已成功进行精准的新冠病毒检测。临床样本测试结果与反转录聚合酶连锁反应（RT-PCR）标准完全吻合。检测仪在25分钟内可以确认新冠病毒阳性样本，整个检测约40分钟内完成，结果亦可凭肉眼辨识。据介绍，检测仪可同时放置六个样本，撇除两个阳性及阴性对照样本之外，可同时检测最多四个样本。采集样本后，即可使用检测仪在现场进行检测，无需将样本送回实验室。香港理工大学研发的“便携式新冠病毒检测仪”