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核酸提取仪在病毒感染检测中的应用效能及科研价值分析


更新时间:2025/12/04 文章来源:今发布网 浏览:42 编辑:boqinglab 搜索看看

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病毒感染性疾病具有传播速度快、影响范围广、致病机制复杂等特点,及时准确的诊断是防控疫情蔓延、指导临床治疗的关键。核酸检测凭借高特异性、高灵敏度的优势,已成为病毒感染诊断的核心技术,其流程主要包括核酸提取、扩增反应及结果分析三大环节。其中,核酸提取是去除样本中蛋白质、多糖、脂质等杂质,分离纯化目标核酸的关键步骤,提取效果直接影响后续扩增反应的特异性和灵敏度,进而影响检测结果的准确性。

一、材料与方法

(一)实验材料

1、病毒样本:选取常见RNA病毒(新型冠状病毒、甲型流感病毒H1N1亚型)和DNA病毒(人乳头瘤病毒HPV16型、EB病毒)的标准品及临床样本。其中包括咽拭子、鼻咽拭子及血液样本共200份。

2、主要仪器:博清生物核酸提取仪、同类商业化核酸提取仪(对照仪器A、对照仪器B)、荧光定量PCR仪、超微量紫外分光光度计、高速冷冻离心机。

3、试剂:磁珠法核酸提取试剂盒、对照仪器专用提取试剂盒、荧光定量PCR检测试剂盒(针对各病毒特异性基因设计引物和探针)、无水乙醇、Tris-HCl缓冲液等,均为分析纯或生化试剂级。

(二)实验方法

1、样本处理:将病毒标准品用生理盐水进行梯度稀释(10^1-10^6copies/mL),临床样本按照常规方法进行预处理,咽拭子和鼻咽拭子样本加入采样管中,充分振荡后取上清液;血液样本经离心分离血清后备用。

2、核酸提取:分别采用博清生物核酸提取仪、传统手工提取法及对照仪器A、对照仪器B对上述样本进行核酸提取,具体操作按照各仪器及试剂盒说明书进行。博清生物核酸提取仪的提取流程包括:样本加样、裂解液添加、磁珠结合、洗涤、洗脱等步骤,全程自动化完成,单次提取时间设置为30分钟,同时处理16份样本。

3、核酸纯度与浓度检测:采用超微量紫外分光光度计检测提取核酸的A260/A280比值(评估核酸纯度)和A260值(计算核酸浓度),每个样本重复检测3次,取平均值。

4、核酸回收率计算:根据病毒标准品的初始浓度和提取后核酸浓度,计算各方法的核酸回收率,回收率=(提取后核酸总量/初始核酸总量)×100%。

5、荧光定量PCR检测:将提取的核酸样本进行荧光定量PCR扩增,反应体系为20μL,包括PCR缓冲液、引物、探针、Taq酶及模板核酸,反应条件按照试剂盒说明书设置。以Ct值(循环阈值)作为检测指标,Ct值越小表示检测灵敏度越高,以Ct值≤38为阳性判断标准。

6、稳定性评估:选取10^3copies/mL 的病毒标准品,采用博清生物核酸提取仪进行10次批内重复提取和5次批间重复提取,通过计算核酸浓度和Ct值的变异系数(CV)评估仪器的稳定性。

二、结果

(一)核酸纯度与浓度比较

超微量紫外分光光度计检测结果显示,博清生物核酸提取仪提取的RNA病毒核酸A260/A280比值为1.85±0.06,DNA病毒核酸A260/A280比值为1.92±0.05,均处于1.8-2.0的理想范围,表明提取的核酸纯度较高,蛋白质污染较少;传统手工提取法的RNA病毒核酸A260/A280比值为1.72±0.11,DNA病毒核酸为1.78±0.09,显著低于博清生物核酸提取仪(P<0.05);对照仪器A和对照仪器B的核酸纯度与博清生物核酸提取仪无显著差异(P>0.05)。

(二)核酸回收率分析

对于RNA病毒标准品,博清生物核酸提取仪的核酸回收率为(89.6±4.2)%,传统手工提取法为(66.3±5.1)%,对照仪器A为(85.3±4.5)%,对照仪器B为(83.7±4.8)%;博清生物核酸提取仪的回收率显著高于传统手工提取法和对照仪器B(P<0.05),与对照仪器A无显著差异(P>0.05)。

对于DNA病毒标准品,博清生物核酸提取仪的核酸回收率为(91.2±3.8)%,传统手工提取法为(70.5±4.6)%,对照仪器A为(87.5±4.1)%,对照仪器B为(86.2±4.3)%;同样,博清生物核酸提取仪的回收率显著高于传统手工提取法(P<0.05),与对照仪器A、B无显著差异(P>0.05)。

(三)检测灵敏度对比

荧光定量PCR检测结果显示,博清生物核酸提取仪提取的RNA病毒标准品最低检出浓度为10^1copies/mL,对应的Ct值为36.8±0.5;传统手工提取法的最低检出浓度为10^2copies/mL,Ct值为37.2±0.6;对照仪器A的最低检出浓度为10^1copies/mL,Ct值为37.5±0.4;对照仪器B的最低检出浓度为10^1copies/mL,Ct值为37.8±0.5。

对于DNA病毒标准品,博清生物核酸提取仪的最低检出浓度为10^1copies/mL,Ct值为36.5±0.3;传统手工提取法为10^2copies/mL,Ct值为37.0±0.4;对照仪器A和B的最低检出浓度均为10^1copies/mL,Ct值分别为37.1±0.3和37.3±0.4。统计分析表明,博清生物核酸提取仪的检测灵敏度显著高于传统手工提取法(P<0.05),与对照仪器A、B无显著差异(P>0.05),但在相同浓度下,博清生物核酸提取仪的Ct值更低,表明其提取的核酸模板质量更优。

(四)稳定性评估结果

批内稳定性测试中,博清生物核酸提取仪提取的病毒核酸浓度CV值为1.8%,Ct值CV值为2.1%;批间稳定性测试中,核酸浓度CV值为3.2%,Ct值CV值为3.5%,均显著低于传统手工提取法(批内CV值:核酸浓度4.5%、Ct值3.8%;批间CV值:核酸浓度5.2%、Ct值4.7%)(P<0.05),表明博清生物核酸提取仪的操作稳定性良好,人为误差影响较小。

(五)临床样本验证结果

200份临床样本经博清生物核酸提取仪提取后,荧光定量PCR检测阳性86例,阳性检出率43.0%;对照仪器A检测阳性82例,阳性检出率41.0%;两种仪器的检测一致性较好(Kappa值=0.89),但博清生物核酸提取仪的阳性检出率略高于对照仪器A,且在低病毒载量样本(Ct值35-38)中,博清生物核酸提取仪的检出数(12例)多于对照仪器A(8例),表明其在临床样本检测中具有更高的实用性。

三、讨论

病毒感染检测的核心在于快速、准确地获取目标病毒核酸,而核酸提取作为检测流程的首要环节,其技术水平直接影响检测结果的可靠性。磁珠法作为目前主流的核酸提取技术,凭借特异性结合核酸、分离效率高、操作简便等优势,已被广泛应用于自动化核酸提取仪中。博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪基于磁珠法原理,通过优化提取缓冲液配方和自动化程序,实现了病毒核酸的高效提取,本研究结果充分验证了其技术优势。

在核酸纯度方面,博清生物核酸提取仪提取的核酸A260/A280比值均处于理想范围,表明其能够有效去除样本中的蛋白质等杂质,减少杂质对后续PCR扩增的抑制作用。传统手工提取法由于操作步骤繁琐,容易导致杂质残留,进而影响核酸纯度,这与本研究中手工提取法的核酸纯度较低结果一致。在提取效率上,博清生物核酸提取仪可在30分钟内完成96份样本的批量处理,显著高于传统手工提取法(单样本提取时间约60分钟),能够满足大规模样本筛查的需求,尤其适用于疫情爆发等紧急场景。

核酸回收率和检测灵敏度是评估核酸提取仪性能的关键指标。本研究中,博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪对RNA病毒和DNA病毒的核酸回收率均显著高于传统手工提取法,且最低检出浓度达到10^1copies/mL,与同类商业化仪器相当甚至更优,表明其能够高效捕获样本中的低浓度病毒核酸,有效避免漏检。此外,该仪器的批内和批间变异系数较小,稳定性良好,能够减少不同操作人员、不同实验批次之间的误差,保证检测结果的一致性,这对于临床诊断和科研数据的可靠性至关重要。

临床样本验证结果显示,博清生物核酸提取仪的阳性检出率略高于对照仪器A,尤其在低病毒载量样本中表现更优,这可能得益于其高效的核酸回收率和较低的杂质残留,使得低浓度病毒核酸能够被有效扩增和检测。同时,该仪器的操作流程自动化程度高,无需复杂的手工操作,不仅降低了操作人员的劳动强度,还减少了交叉污染的风险,进一步提升了检测结果的准确性。

当然,本研究也存在一定局限性,如仅针对几种常见病毒进行了验证,对于其他类型病毒的提取效果仍需进一步评估;此外,样本类型主要包括咽拭子、鼻咽拭子和血液样本,对于痰液、粪便等复杂样本的提取性能还需深入研究。未来,可进一步扩大样本类型和病毒种类,开展多中心、大样本量的临床验证,为博清生物核酸提取仪的广泛应用提供更全面的依据。

博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪采用自动化磁珠法技术,具有提取快速、纯度高、回收率高、稳定性好、检测灵敏度高等优势,能够满足病毒感染检测中核酸提取的需求。该仪器不仅简化了操作流程、提高了检测效率,还提升了检测结果的准确性和可靠性,在临床病毒感染诊断、流行病学调查及科研实验中具有重要的应用价值和推广前景。


▸文章来源:http://www.boqinglab.com


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