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从样本到结果:全自动核酸提取PCR一体机如何实现1小时极速检测?

在传染病防控与精准医疗的浪潮中,核酸检测的时效性与准确性已成为临床诊断的核心需求。安图生物推出的全自动核酸提纯及实时荧光PCR分析系统,凭借“样本进-结果出”的全流程自动化与1小时极速检测能力,重新定义了分子诊断的速度边界。这一突破性技术如何实现从样本处理到结果输出的高效转化?其背后的技术逻辑与临床价值值得深入剖析。


全自动核酸提纯及实时荧光PCR分析系统AutoMolec3000

一、全流程自动化:从“人等机器”到“机器等人”



传统PCR检测需经历样本分装、核酸提取、体系配置、上机扩增、结果分析五大环节,人工操作耗时长达3-4小时,且存在交叉污染风险。安图生物系统通过集成化设计,将上述流程压缩至一台设备内完成:


1.样本预处理模块:采用磁珠法核酸提取技术,通过机械臂自动完成样本管开盖、移液、裂解、洗涤、洗脱等步骤,单次可处理1-16个样本,兼容咽拭子、血液、尿液等多种样本类型。


2.实时荧光PCR模块:配备41个独立反应单元,每个单元可独立设置退火温度与循环数,支持多项目并行检测。例如,在新冠与流感A/B型病毒三重检测中,系统通过动态调整扩增参数,确保单重与多重检测灵敏度一致(LOD≤100 copies/mL)。


3.智能质控系统:内置AI算法实时监测基线漂移、荧光信号异常等参数,当检测结果偏离预期范围时,自动触发复检程序并推送警报信息,将人为误差率降至0.1%以下。


以AutoMolec 3000型号为例,其“急诊模式”可随时插入紧急样本,检测完成后自动恢复原任务流程。在郑州市某三甲医院的实测中,该系统单日处理量达192样本,较传统设备效率提升4倍。


二、极速检测的技术内核:三重加速机制



1.快速热循环技术:通过半导体加热模块与液冷散热系统,实现最大升温速率6.1°C/s、降温速率5°C/s,将40个PCR循环时间压缩至40分钟。对比传统设备(升温速率2°C/s),扩增效率提升60%。


2.高灵敏度荧光检测:采用四色荧光通道(FAM/VIC/ROX/Cy5)与高精度光电倍增管,可同时检测24种靶标基因。在新冠核酸检测中,搭配安图生物自主研发的试剂盒,灵敏度达100 copies/mL,较国家标准(500 copies/mL)提升5倍。


3.并行计算优化:通过LabSmart实验室信息管理系统,实现样本信息扫码录入、试剂余量监测、数据自动上传至LIS/HIS系统等功能。在复旦大学附属中山医院的部署中,该系统将结果报告生成时间从30分钟缩短至8分钟。


三、临床场景的颠覆性应用



1.发热门诊即时诊断:针对呼吸道感染患者“起病急、进展快”的特点,系统支持单管随到随检,100分钟内出具包含Ct值、熔解曲线、质控结果的电子报告。在2025年冬季流感高发期,北京协和医院发热门诊通过部署该系统,将患者平均候诊时间从4小时降至1.5小时。


2.大规模筛查能力:AutoMolec 1600型号采用双模块设计,支持两批次共16个样本同步处理。在某城市全员核酸检测中,单台设备24小时可完成4608份样本检测,较传统96孔板设备效率提升12倍。


3.多病原体鉴别诊断:系统可自由组合检测项目,实现“1管样本测10种病原体”。例如,在儿童肺炎诊疗中,可同时检测呼吸道合胞病毒、腺病毒、肺炎支原体等常见病原体,为临床提供更全面的诊断依据。


四、技术迭代与行业影响



安图生物通过持续创新,构建了覆盖“样本处理-核酸提取-PCR扩增-结果分析”的全链条技术壁垒:


2021年:AutoMolec 3000/1600获得医疗器械注册证,实现提取、扩增完全自动化。


2022年:推出AI质控模块与急诊优先功能,将TAT(Turn Around Time)时间压缩至100分钟。


2025年:发布第四代系统,集成熔解曲线分析、基因分型等高级功能,支持从病毒检测到肿瘤早筛的多场景应用。


据统计,全国已有超800家三级医院部署该系统,在新冠疫情防控期间累计完成检测超2亿人次。其“全封闭、负压、HEPA过滤”的设计,更将气溶胶污染风险降至0.001%,成为P3实验室建设的标准配置。


结语



安图生物全自动核酸提纯及实时荧光PCR分析系统的突破,不仅是硬件集成度的提升,更是分子诊断从“实验室技术”向“临床工具”转型的里程碑。通过机械自动化、热力学优化、智能算法的三重创新,该系统将核酸检测带入“1小时时代”,为传染病防控、精准医疗、公共卫生应急提供了强有力的技术支撑。未来,随着微流控芯片、CRISPR检测等技术的融合,分子诊断的极速化与便携化将开启新的可能。