在現(xiàn)代生命科學(xué)研究和臨床診斷領(lǐng)域，博清生物科技（南京）有限公司生產(chǎn)的熒光定量PCR儀猶如一顆璀璨的明星，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它以其高精度、高靈敏度和快速檢測的特點(diǎn)，成為科研人員和臨床醫(yī)生探索生命奧秘、診斷疾病的得力助手。

一、工作原理：洞察生命分子的擴(kuò)增奧秘

博清生物科技（南京）有限公司生產(chǎn)的熒光定量PCR儀的工作原理基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，并結(jié)合了熒光信號檢測技術(shù)。PCR技術(shù)能夠在體外快速擴(kuò)增特定的DNA片段，其過程主要包括三個(gè)基本步驟：變性、退火和延伸。

1、變性：將反應(yīng)體系加熱至94-98℃，使雙鏈DNA解離成單鏈，為后續(xù)引物結(jié)合提供模板。

2、退火：溫度降至50-65℃，特異性引物與單鏈DNA模板互補(bǔ)結(jié)合。引物就如同尋找目標(biāo)DNA片段的 “導(dǎo)航員”，引導(dǎo) DNA 聚合酶準(zhǔn)確找到需要擴(kuò)增的區(qū)域。

3、延伸：反應(yīng)溫度升高到72℃左右，DNA聚合酶以引物為起點(diǎn)，沿著模板鏈合成新的DNA鏈，使得目標(biāo)DNA片段數(shù)量呈指數(shù)級增長 。

博清生物科技（南京）有限公司生產(chǎn)的熒光定量PCR儀的獨(dú)特之處在于，在PCR反應(yīng)體系中加入了熒光染料或熒光標(biāo)記的特異性探針。隨著PCR反應(yīng)的進(jìn)行，DNA產(chǎn)物不斷增加，與之結(jié)合的熒光物質(zhì)也相應(yīng)增多，熒光信號強(qiáng)度隨之增強(qiáng) 。常見的熒光染料如SYBR Green，它能夠非特異性地嵌入雙鏈 DNA 中，只要有雙鏈DNA形成，就會(huì)發(fā)出熒光。另一種常用的是TaqMan 探針，它是一段帶有熒光報(bào)告基團(tuán)和淬滅基團(tuán)的寡核苷酸序列。當(dāng)探針完整時(shí)，報(bào)告基團(tuán)發(fā)射的熒光信號被淬滅基團(tuán)吸收，不會(huì)產(chǎn)生熒光。但在 PCR 擴(kuò)增過程中，Taq酶的5’- 3’外切酶活性會(huì)將探針酶切降解，使報(bào)告熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)分離，從而釋放出熒光信號，且每擴(kuò)增一條DNA鏈，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熒光分子，實(shí)現(xiàn)了熒光信號的累積與PCR產(chǎn)物的形成完全同步。儀器通過光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)循環(huán)中熒光信號的變化，并根據(jù)熒光信號的增長情況繪制出擴(kuò)增曲線。通過對擴(kuò)增曲線的分析，利用Ct值（Cycle threshold，循環(huán)閾值，即每個(gè)反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號到達(dá)設(shè)定閾值時(shí)所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)）與起始模板拷貝數(shù)的對數(shù)存在的線性關(guān)系，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線，就能精確推算出樣本中初始DNA模板的含量。

二、系統(tǒng)組成：協(xié)同運(yùn)作的精密“團(tuán)隊(duì)”

1、光學(xué)系統(tǒng)：這是熒光定量PCR儀的 “眼睛”，負(fù)責(zé)激發(fā)樣品中的熒光物質(zhì)并捕捉其發(fā)出的熒光信號。光源通常采用激光或高亮度LED，它們能夠發(fā)射出特定波長的光，有效激發(fā)熒光染料或探針發(fā)出熒光。熒光信號通過光纖傳輸，再經(jīng)過濾光片篩選出特定波長的熒光，最后由檢測器進(jìn)行檢測。常用的檢測器有光電倍增管（PMT）和光電二極管（APD），它們能夠?qū)⑽⑷醯臒晒庑盘栟D(zhuǎn)化為電信號，并進(jìn)行放大和測量。

2、熱循環(huán)系統(tǒng)：如同PCR反應(yīng)的“溫控大師”，精確控制反應(yīng)過程中的溫度變化。熱循環(huán)系統(tǒng)包含多個(gè)溫控模塊，分別負(fù)責(zé)變性溫度、退火溫度和延伸溫度的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。溫度控制的精度和均勻性對于PCR反應(yīng)的成敗至關(guān)重要。如果溫度不準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致引物無法正確結(jié)合模板，或者DNA聚合酶活性受到影響，從而使擴(kuò)增結(jié)果出現(xiàn)偏差。高效的熱循環(huán)系統(tǒng)能夠快速升降溫，確保每個(gè)PCR循環(huán)在短時(shí)間內(nèi)完成，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。例如，一些先進(jìn)的熒光定量PCR儀熱循環(huán)系統(tǒng)能夠在幾秒鐘內(nèi)完成溫度的切換，且溫度均勻性誤差控制在極小范圍內(nèi)。

3、樣品板與樣品加載系統(tǒng)：樣品板是PCR反應(yīng)的“舞臺(tái)”，常見的規(guī)格有96孔、384 孔等。每個(gè)孔中放置著含有待擴(kuò)增DNA模板、引物、熒光染料或探針等反應(yīng)成分的反應(yīng)液。樣品板與光學(xué)系統(tǒng)緊密配合，確保儀器能夠?qū)γ總€(gè)孔中的熒光信號進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測。樣品加載系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將樣品板準(zhǔn)確放置到熱循環(huán)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)樣品的自動(dòng)加熱和冷卻。一些高端儀器配備了自動(dòng)化的樣品加載機(jī)械臂，能夠快速、精準(zhǔn)地將樣品板放置到位，減少人工操作帶來的誤差，同時(shí)提高了實(shí)驗(yàn)的通量。

4、控制系統(tǒng)與軟件：這是熒光定量PCR儀的“大腦”，負(fù)責(zé)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的控制和數(shù)據(jù)處理。研究人員通過控制系統(tǒng)的用戶界面，如計(jì)算機(jī)軟件或觸摸屏，輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括溫度程序、熒光信號采集時(shí)間等。軟件系統(tǒng)則根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，精確控制熱循環(huán)系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)時(shí)采集熒光信號，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。它能夠繪制擴(kuò)增曲線、計(jì)算Ct 值、生成標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對未知樣品進(jìn)行定量分析。此外，軟件還具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、結(jié)果報(bào)告生成等功能，方便研究人員對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分享。一些先進(jìn)的軟件還支持遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控，研究人員可以在辦公室或其他地方通過網(wǎng)絡(luò)對儀器進(jìn)行控制和查看實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。

三、技術(shù)優(yōu)勢：超越傳統(tǒng)的卓越性能

1、實(shí)時(shí)檢測：與傳統(tǒng)PCR需要在反應(yīng)結(jié)束后通過電泳等方法對產(chǎn)物進(jìn)行分析不同，熒光定量PCR儀能夠在PCR反應(yīng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測熒光信號的變化，實(shí)時(shí)掌握擴(kuò)增情況 。這不僅避免了后續(xù)繁瑣的電泳操作，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中的異常情況，如引物二聚體的形成等，便于及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案。

2、高靈敏度與高特異性：借助熒光探針或染料與目標(biāo)DNA的特異性結(jié)合，熒光定量PCR儀能夠檢測到極低濃度的核酸樣本。即使樣本中目標(biāo)核酸的含量極少，也能通過指數(shù)級擴(kuò)增和熒光信號的積累被準(zhǔn)確檢測到。同時(shí)，其高特異性能夠有效減少假陽性和假陰性結(jié)果的出現(xiàn)。例如，TaqMan探針只有在與目標(biāo)DNA完全互補(bǔ)配對時(shí)才會(huì)被酶切產(chǎn)生熒光信號，極大地提高了檢測的準(zhǔn)確性。

3、定量分析能力：傳統(tǒng)PCR只能定性判斷目標(biāo)基因是否存在，而熒光定量PCR儀能夠精確地對目標(biāo)基因進(jìn)行定量分析，不僅能確定基因的表達(dá)量，還能準(zhǔn)確測量基因的拷貝數(shù) 。這種定量分析能力在研究基因表達(dá)調(diào)控、疾病診斷和藥物療效評估等方面具有不可替代的作用 。通過準(zhǔn)確的定量分析，能夠?yàn)榭蒲泻团R床提供更有價(jià)值的數(shù)據(jù)支持。

4、自動(dòng)化與高通量：現(xiàn)代熒光定量PCR儀配備了自動(dòng)化樣品加載系統(tǒng)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的自動(dòng)加載、反應(yīng)程序的自動(dòng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析。一次可以同時(shí)檢測96個(gè)甚至384個(gè)樣品，大大提高了實(shí)驗(yàn)的通量。這種高通量的檢測能力非常適合大規(guī)模的基因篩查、臨床樣本檢測和藥物研發(fā)中的高通量篩選等工作。

5、應(yīng)用范圍廣泛：熒光定量PCR儀在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、食品安全、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，滿足了不同領(lǐng)域科研和生產(chǎn)的需求。無論是基礎(chǔ)研究中的基因功能探索，還是臨床診斷中的疾病快速準(zhǔn)確診斷，亦或是食品安全保障和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的品種改良與檢測，它都發(fā)揮著重要作用。

四、展望未來：持續(xù)創(chuàng)新，拓展應(yīng)用邊界

隨著科技的不斷進(jìn)步，博清生物科技（南京）有限公司生產(chǎn)的熒光定量PCR儀也在持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。一方面，儀器的性能將不斷提升，如進(jìn)一步提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，縮短檢測時(shí)間，降低檢測成本。在光學(xué)系統(tǒng)方面，可能會(huì)研發(fā)出更高效、更穩(wěn)定的光源和更靈敏的檢測器，以提高熒光信號的檢測精度。熱循環(huán)系統(tǒng)也將朝著更快的升降溫速度和更高的溫度均勻性方向發(fā)展。另一方面，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可能會(huì)開發(fā)出更多針對罕見病、復(fù)雜疾病的診斷方法。在生物研究領(lǐng)域，結(jié)合單細(xì)胞測序等新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對單個(gè)細(xì)胞中基因表達(dá)的精準(zhǔn)分析。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，用于檢測土壤、水體和空氣中的微量污染物和微生物。同時(shí)，隨著便攜式熒光定量PCR儀的研發(fā)和推廣，將為現(xiàn)場檢測、基層醫(yī)療和應(yīng)急檢測等提供更加便捷的解決方案。熒光定量PCR儀將在生命科學(xué)的舞臺(tái)上繼續(xù)綻放光彩，為人類健康和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。