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診斷試劑作為生物技術產業的核心細分領域,在傳染病防控、臨床疾病診斷、食品安全檢測等領域發揮不可替代作用。核酸提取是診斷試劑生產的首要核心步驟——無論是核酸擴增(PCR)試劑、基因測序試劑,還是核酸等溫擴增試劑,其核心原料(目標核酸模板)的提取質量直接影響試劑的檢測性能:低純度核酸中的蛋白、多糖等雜質會抑制擴增反應,而低效率提取會導致試劑靈敏度不足,批間差異則會降低試劑臨床應用的可靠性。
傳統核酸提取方法(如酚-氯仿法、離心柱法)存在操作繁瑣、耗時久、通量低、人為誤差大等缺陷,難以適應診斷試劑規模化生產的需求。自動化核酸提取儀的出現實現了提取流程的標準化、高通量化,成為診斷試劑生產工藝升級的關鍵設備。博清生物科技(南京)有限公司作為國內生物技術設備領域的創新企業,其研發的核酸提取儀基于磁珠法原理,整合高通量通道設計、智能溫控系統及自動化液體處理技術,針對診斷試劑生產的工業化需求進行優化。
一、材料與方法
(一)實驗儀器
博清生物核酸提取儀;實時熒光定量PCR儀;核酸蛋白檢測儀;高速冷凍離心機。
(二)實驗材料與試劑
新冠病毒假病毒顆粒(濃度1×10?copies/mL,國家衛健委臨床檢驗中心);大腸埃希菌(ATCC 25922)、金黃色葡萄球菌(ATCC 29213)標準菌株;臨床血清樣本(100例);磁珠法核酸提取試劑盒(病毒型、細菌型、全血型);新冠病毒核酸檢測試劑盒。
(三)實驗設計
1、提取效率與純度評估
分別以新冠病毒假病毒顆粒、大腸埃希菌菌液(1×10?CFU/mL)、臨床血清樣本為研究對象,采用博清生物提取儀進行核酸提取,每個樣本設置3個平行重復,共3批實驗。通過核酸蛋白檢測儀檢測提取核酸的A260/A280比值(評估純度)及A260值(換算濃度,評估效率);同時以傳統離心柱法為對照,比較兩種方法的提取效果。
2、重復性評估
選取新冠病毒假病毒顆粒(濃度1×10?、1×10?、1×10?copies/mL)3個梯度樣本,采用核酸提取儀進行20次批內提取、5批批間提取(不同日期、不同操作人員),通過實時熒光定量PCR檢測提取核酸的Ct值,計算變異系數(CV)。
3、診斷試劑生產應用驗證
將核酸提取儀整合入新冠病毒核酸檢測試劑盒生產流程,以1×10?copies/mL的假病毒顆粒為原料,批量提取核酸作為陽性參考品原料,生產3批試劑盒(每批1000人份)。依據《新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒技術審查指導原則》,檢測試劑盒的陽性符合率、陰性符合率、批間差異及穩定性。
二、結果
(一)提取效率與純度
博清生物核酸提取儀與傳統離心柱法的提取性能對比結果顯示:兩種儀器提取病毒核酸、細菌核酸及血清樣本核酸的A260/A280比值均在1.8-2.0范圍內,但博清生物核酸提取儀提取核酸濃度平均高出離心柱法12.3%-18.7%;且博清儀器單批提取時間較離心柱法(120縮短75%。
(二)重復性
批內及批間重復性實驗結果顯示:博清生物核酸提取儀對不同濃度假病毒樣本的批內Ct值CV為1.2%-2.3%,批間Ct值CV為2.1%-3.5%,均顯著低于離心柱法(批內CV3.8%-5.2%,批間CV4.9%-6.7%),表明其提取過程穩定性優異,受人為操作及環境因素影響小。
(三)診斷試劑生產應用效果
將博清生物核酸提取儀應用于新冠病毒核酸檢測試劑盒生產后,3批試劑盒的質量檢測結果顯示:陽性符合率均為99.2%(124/125),陰性符合率100%(125/125);批間Ct值差異<0.5,穩定性實驗(4℃存放6個月)顯示試劑性能無顯著下降,各項指標均符合《新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒技術審查指導原則》要求。與傳統生產流程相比,采用博清提取儀后,試劑盒生產效率提升60%,人為誤差導致的不合格率從3.2%降至0.8%。
三、討論
診斷試劑生產的核心訴求是“高效、穩定、標準化”,而核酸提取環節的工藝水平直接決定這三大訴求的實現。博清生物核酸提取儀之所以能顯著提升診斷試劑生產性能,其技術優勢主要體現在三方面:一是采用磁珠法特異性結合技術,通過優化磁珠表面修飾工藝,提高核酸結合效率,降低雜質殘留,從而提升提取核酸純度;二是高通量自動化設計,16通道并行操作可滿足不同規模生產需求,自動化液體處理系統避免人為操作差異,保障批間一致性;三是智能溫控與流程優化,將裂解、結合、洗滌、洗脫等步驟的溫度與時間參數進行工業化適配,縮短提取周期的同時保證提取效率。
在傳染病診斷試劑生產中,如新冠病毒核酸檢測試劑盒,陽性參考品的核酸質量直接影響試劑校準準確性。本研究中,博清提取儀提取的核酸作為參考品原料,使試劑盒陽性符合率穩定在99%以上,批間差異顯著降低,證明其可有效保障試劑質量穩定性。此外,該儀器適配病毒、細菌、全血、組織等多種樣本類型的提取需求,可靈活應用于呼吸道傳染病、消化道傳染病、遺傳病等各類診斷試劑的生產,具有廣泛的產業適用性。
與國外同類儀器相比,博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀在性能相當的前提下,具有更高的性價比和更靈活的本土化服務,可降低國內診斷試劑企業的生產成本,提升產業競爭力。未來,隨著生物技術產業向“精準化、快速化”發展,核酸提取儀需進一步優化提取通量、縮短提取時間,并與下游擴增、檢測設備實現一體化整合,博清生物科技(南京)有限公司可基于現有技術平臺,開展多模塊集成研發,為診斷試劑生產提供更完整的解決方案。
博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀在診斷試劑生產中的應用顯示,其具有提取效率高、純度優、重復性好、自動化程度高的特點,可顯著提升診斷試劑生產效率、降低人為誤差、保障試劑質量穩定性。該儀器能滿足各類診斷試劑規模化、標準化生產的需求,對推動生物技術產業中診斷試劑領域的工藝升級與質量提升具有重要意義,具備廣闊的市場應用前景。
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