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第一节 全球PCR扩增仪项目市场发展及预测
一、全球PCR扩增仪项目产业发展现状
1988年初,Keohanog改用T4聚合酶进行PCR。
1988年Saiki等提取到一种耐热聚合酶(目前PCR仪器应用中很重要的一种酶),后来陆续的出现了扩增仪,梯度PCR,荧光定量PCR。生物技术上发展历史比较久远,但PCR仪器的发展只有20年左右的时间。
从1996年ABI公司推出了全球第一款荧光定量PCR以来,经过10几年的发展,由于荧光定量PCR仪的在科研、检测和诊断领域的广泛应用,市场规模也不断扩大。已有多家国内外生产厂商涉足研发生产。荧光定量PCR仪是专门用于实时定量检测荧光标记的PCR产物的设备,它集PCR扩增、荧光检测于一体,可以在PCR扩增目标基因的同时,动态地监测每个试管内目标基因PCR产物的增长过程,在扩增结束后,通过软件对实验数据自动进行分析,绘制标准曲线,显示并打印每个标本的起始浓度等实验结果。
国外有多个厂家生产的荧光PCR定量仪,多个国外的著名公司均在中国销售荧光PCR定量仪。如:美国应用生物系统公司(ABI)、美国伯乐公司(Bio-Rad)、艾本德(Eppendorf)中国有限公司及美国Stratagene公司等。近年来也有国内的公司生产荧光PCR定量仪在销售,如:杭州博日科技有限公司、西安天隆科技有限公司和北京美莱博医学科技有限公司等。国内公司的产品明显具有价格优势。
国内外PCR扩增仪和梯度PCR参数对比
| 技术指标 | 国内仪器相应参数值 | 国外仪器相应参数值 | 补充 |
| 样本容量 | 0.5ml/0.2ml×30 0.5ml/0.2ml×96 |
0.5ml/0.2ml×30 0.5ml/0.2ml×384 |
插口容量*插孔数量 给出的是容量范围 |
| 温度范围 | 0~99℃ | 0~99℃ | |
| 升温速率 | 3℃~4℃/s | 3℃~15℃/s | 半导体升降温速率最快的是纯银镀金的材料 |
| 降温速率 | 2℃~3℃/s | 2℃~10℃/s | |
| 控温精度 | ±0.3℃ | ±0.1℃~±0.4℃ | |
| 温度均一性 | ±0.2℃~±0.4℃ | ±0.1℃~±0.5℃ | |
| 热盖 | 100~110℃ | 100~115℃ | |
| 梯度最高温度 | 70~99℃ | 80~99℃ | 多种仪器温度控制的一个范围,每台仪器只能有对应某一温度 |
| 梯度最低温度 | 30℃ | 20~30℃ | |
| 梯度范围 | 1~30℃ | 1~30℃ | |
| 时间递增 | 1~60s | ||
| 温度递增 | 1~10℃ | ||
| 控温模式 | 模拟管+样品台 | 模拟管+样品台 | 温度模块可以换样品台或者是样品台和插孔同时存在 |
| 程序储存量 | 99~125 | 80~125 | |
| 最大段数 | 5 | 文件内设置的循环段 | |
| 最大步骤 | 16 | 操作步骤 | |
| 最大循环数 | 99 | ||
| 外形尺寸 | 样品容量不同,尺寸、重量差别较大 | ||
| 重量 | |||
| 电源 | 170~250V | 170~250V | |
| 计算机接口 | RS232 | RJ45 |
国内外荧光PCR仪参数对比
| 技术指标 | 国内仪器相应参数值 | 国外仪器相应参数值 | 补充 |
| 样本容量 | 0.2ml×30 0.2ml×96 |
0.2ml×30 0.2ml×96 |
|
| 通道数量 | 1~4 | 1~5 | 荧光通道数量决定检测样品总类 |
| 激发光波长范围 | 350~750nm | 350~750nm | |
| 检测光波长范围 | 350~700nm | 350~700nm | |
| 反应体系 | 10~100uL | 10~100uL | |
| 动力学范围 | 10-10 10 Copies/ml | ||
| 温度范围 | 0~99℃ | 0~99℃ | |
| 升温速率 | 3℃~4℃/s | 3℃~20℃/s | 升降温速率最快的方式是以空气做加热介质 |
| 降温速率 | 2℃~3℃/s | 2℃~15℃/s | |
| 模块温度均匀性 | ±0.2℃~±0.4℃ | ±0.2℃~±0.4℃ | |
| 控温精度 | ±0.2℃~±0.4℃ | ±0.2℃~±0.4℃ | |
| 荧光染料 | FAM, SYBR Green I, HEX, JOE, VIC, ROX, TEXAS RED, Cy3, Cy5 | FAM, SYBR Green I, HEX, JOE, VIC, ROX, TEXAS RED, Cy3, Cy5, TET, Alexa 350, TAMRA | |
| 可用的技术方法 | Taqman, Molecular Beacons | Taqman, Molecular Beacons, Sybr Green I, Scorpions, Ampliflu | |
| 虑光片组标准配置 | FAM/SYBR Green I,HEX/JOE/VIC,ROX/TEXAS RED,Cy5,Cy3 | ||
| 线性范围 | 9个数量级 | ||
| 输入电源 | 100~240V | 100~240V | |
| 外形尺寸 | 样品容量不同尺寸、重量差别很大 |
二、全球PCR扩增仪项目产业发展态势预测
随着近两年来生物检测技术的发展,越来越多的领域将使用荧光定量PCR仪进行生物检测。因而不仅要求检测技术不断更新改善,对荧光定量PCR仪的性能也提出更高的要求。
当前,荧光定量PCR仪主要有传统的96孔板式、创新的离心式等,每种设计都有它的独到之处但也都有无法避免的缺憾。随着荧光定量PCR仪的使用,一些仪器生产商纷纷在传统的96孔板仪器上大作改进。首先是Stratagene的Mx3000p在检测上突破了使用CCD改用PMT检测荧光信号,大大提高了实验的灵敏度,但激发光源仍然沿用传统的卤钨灯并且没有梯度功能。
QIAGEN公司推出的Rotor-Gene Q产品,其独特的离心转子式设计让她成为现今通用的实时定量PCR仪。每个PCR管在反应仓里匀速旋转,空气不断高速流动,所有样品在快速的升降温过程中始终处于高度一致的温度下。信号检测也具有同样的均一性。当管子对准检测光路时,样品就被激发,荧光信号快速通过单一的短光路被PMT(光电倍增管)收集。温度和光学上的均一性保证了定量PCR分析的灵敏、精确和快速。并且这种离心式的设计还消除了管和管之间的差异及边缘效应,而传统板式仪器由于板块内部温度的差异和复杂的光路系统而无法具备Rotor-Gene Q 的这些出色性能。
Eppendorf公司推出的Mastercycler ep realplex是一款带有梯度功能的荧光定量PCR仪,使用了96个LED为激发光源,采用先进的CPM(第二代PMT)及96合一光纤为检测系统,不但避免了边缘效应,还保证所有样品间的荧光信号没有干扰。
在运行速度方面,荧光定量PCR仪更快的升降温,可以缩短反应进行的时间,而且缩短了可能的非特异性结合、反应的时间,提高PCR的特异性。因此,未来荧光定量PCR仪会朝着升降温速度更快的方向发展。
在灵活性方面,现在的荧光定量PCR仪供应商拥有众多技术专家,有的还能提供整个分子生物学的基础研究平台,不但了解、满足客户现在的需求,而且还考虑到了客户可能变化的需求--升级和更换模块。因此,未来荧光定量PCR仪生产企业会推出可根据客户研究需要容易升级的荧光定量PCR仪。
第二节 主要国家地区PCR扩增仪项目产业发展及预测
目前,国际比较知名的荧光定量PCR仪企业主要有:美国Bio-Rad和ABI、德国Qia gen和Sensoques、澳大利亚Qiagen、英国Techne、日本TaKaRa、瑞士ROCHE等,这些企业在国际荧光定量PCR仪市场占据较大份额。
美国应用生物系统公司是全球定量PCR技术的领导者,1996年推出全球首台荧光定量PCR仪7700,实现了PCR技术从定性到定量的飞跃。此后,美国应用生物系统公司不断探索和发展荧光定量PCR技术,使得它的功能更强大,结果更可靠,用途更多样。2001年又发展了适用于常规实验室研究的7000型荧光定量PCR仪。2004年推出了全新一代7300/7500型荧光定量PCR仪。
此外,以中国为代表的一些发展中国家的荧光定量PCR仪生产企业也越来越多。