DNA合成仪市场技术工艺发展分析

第一节 DNA合成仪市场基本生产技术、工艺或流程

DNA合成仪的基本组成结构和性能：

1、压力系统

系统压力由超纯氩(99．998％)提供。氩气密度高、氧污染少，因此高压氩气常常用来启动真空辅助系统及供给合成仪调节器。进入合成仪的氩气通过10txm的颗粒过滤器后送到3个压力调节器，调节器将氩气输送到特定的压力阀来增加试剂和溶剂瓶的压力。调节器也将氩气供给柱子和试剂阀体。

2、试剂和溶剂储液瓶

仪器上每个储液瓶都有特定的位置，储液瓶盖座和仪器上所有号码相对应，仪器上的位置或储液瓶的编号都是1—8(5个碱基的仪器为1～5)、9、10、11、12、14、15、18和19(配有自动 分析 的仪器)。将1～8号瓶向上推，在聚四氟乙烯插塞周围有一“O”形环，每一瓶颈内部形成一气密塞。因为试剂输送系统是要加压的，所以要使瓶

子与仪器之间的密封塞保持气密性。选择合适的一次性塞及在瓶上加“O”形环可以加强气密性。

3、压力管路及输送管路

每个瓶子都有一个氩气压力管道及输送管道进入瓶盖插塞，对于亚磷酰胺，1—8号瓶其压力管道也作为排气管。氩气管要保持在液体水平以上，而输送管却伸到瓶的底部。当阀门正确设置打开时，储液瓶上部空间由氩气加压，液体被推进输送管，流到其目的地。

4、亚磷酰胺瓶排气

除了加压外，亚磷酰胺瓶都是用压力排气管排气的。把亚磷酰胺放人仪器前，要用氩气排除空气使其净化。净化是通过输送管输送气体，当气体输送到瓶内时，空气经压力排气管排出。这是由瓶子更换步骤自动完成的。废液瓶是输送系统的低压侧，必须将出口与大气相通。要确保排气管通到通风柜。如果排气管阻塞，将会产生反压，试剂和溶剂的输送会受到抑制。

5、输送阀块

试剂输送系统包括两个试剂阀块(8碱基仪器有3个)及2个或4个柱阀块。阀块控制气体和化学试剂流人柱子及出口。除亚磷酰胺和四唑以外，试剂和溶剂都被同时输送到所有活化柱。当有多个活化柱时，对流速的细微变化，以自动调节每个柱子的输送次数来补偿。每一个5—端口柱阀块将流出物导人废液口、DMT收集口，或DNA收集瓶，它也控制用于除去或冲洗柱内和柱阀块内的试剂的氩气。

6、辅助真空

对于阀块的适当运行，关键是隔膜形成一个圆顶小空隙，每次电磁阀打开时，抽气泵为每个阀块提供了辅助真空，辅助真空在隔膜的螺线管一侧形成，使隔膜形成一圆顶空隙。

7、柱子

起始结合在载体上的核苷酸是装在一次性的柱子中，除柱体外，还有2个固定过滤板和2个接头，所有的部件都由惰性材料制成。固定过滤板是多孑L性聚苯乙烯固定在两端盖子中。人口和出口都是母路厄氏(1uer)接头，与仪器的公路厄氏接头配对。柱子是对称的(没有顶端和底部、前后之分)，可以以任何方式与公路厄氏接头相连接。每一个柱子都用颜色编号，表示不同的起始核苷酸，以及有一个唯一的连续顺序号码。正常的流路是从底部进入，通过向上输送液体，使CPG颗粒上升并保持悬浮状态。溶剂和试剂的流速已经设置好，能使颗粒适当地混合。

8、路节流阀

试剂通过底部的luer接头，流到柱子，如果没拧上下面的一个luer接头，应会在一个圆柱形的玻璃流路节流阀上发现。试剂通过流路节流阀中一个很小的通道流到柱子。小量的试剂可以在流路节流阀中结晶，长期这样会造成流路阻塞。

9、废液和排气

大多数化学试剂输送的最终点是废液瓶，废液瓶是一个空立着的10L的聚苯乙烯容器，可放在合成仪附近的地板上或放在低于仪器的附近工作台上。排气管将废气导人适当的排气装置，如排烟罩

10、电导池

电导流动池是为了测定在每个DNA合成循环内释放的DMT阳离子的总电导而设计的。流动池是由一空隙隔开的两个电极组成，在空隙之间应用一小电压。DMT阳离子流过电导池时起电导作用。

11、电池

DNA合成仪一般带有锂电池，可以使用几年。当主电源断开时，所有的合成参数都被保留下来。这些参数包括储存的DNA序列，用户设定的循环、步骤和功能，以及瓶子使用资料等。如果正在合成中电源出现故障，合成将被中断，只有主电源恢复时合成才可重新开始。电池还保持合成仪内部的时钟计时。

12、控制器

控制器指导和初始合成仪的所有活动，它的主要部分是软件、微处理机、显示屏幕、键板及相关的电子部件。软件控制合成的所有必要操作并由微处理机来解释和执行。软件储存在一个可取出的存储卡中，这个存储卡插在仪器的背面。合成信息显示在液晶显示屏上，通过选择键板上的键可与仪器交流。软件是“菜单驱动”，通过按适当的键，可选择一项，给予指令。为了完成自动合成，软件应用一个包含一系列步骤的循环来完成全部化学反应。

第二节 DNA合成仪市场新技术研发、应用情况

当前DNA合成仪的主要生产厂商都致力于机器性能的完善和应用领域的开拓以及高效率、高产率的仪器的开发与 研究 。

台湾科学委员会“基因医药卫生科技尖端 研究 计划”中的基因生物技术组已经成功研发全世界第一台高密度复制DNA合成仪，可以同时合成384条不同DNA，每日可合成768条DNA，并可以配合聚合酶连锁反应装置，大量复制各种基因，不但节省时间，也可节省大量人力，这部机器能复制动物、人体、植物的基因甚至是防伪基因。

由于人们所需要的大部分核酸的碱基对数量远远超过目前DNA合成仪可以合成的最长核酸链的碱基对数量，因此还需要不断改善合成工艺才能得到较长的核酸分子。

为了能够在将来改变酶的结构，使其在工业上更有价值；改变蛋白质和多肽的结构，制备新药物；并开拓有关人类疾病和遗传调控的新领域，化学合成DNA在这一过程中将起关键性作用。根据不同化学方法研制的DNA合成仪也将不断涌现，能够突破现有核酸合成的碱基对数量限制，大量节省人力、物力、财力。

第三节 DNA合成仪市场国外技术发展现状

1、PE公司391型DNA／RNA合成仪

美国PE公司应用生物系统部(原美国应用生物系统公司，ABl)于1982年推出了世界上第一台全自动DNA合成仪。391型DNA／RNA合成仪可满足不同科研工作者对高产率、高纯度DNA、RNA的需求。该仪器采用固相亚磷酰胺合成法，配有多种规格合成柱，可满合成大量的长片段DNA；合成试剂纯度>99.8％；每步偶联效率>98．5％，保证一般情况下可合成100bp以上核酸片段，而且合成的片段纯度高、产率高；每步循环时间5—6min，合成时间短；可以合成混合引物或探针，即保证在引物某一位点各种碱基有同等掺人率；引物可使用寡聚核苷酸纯化柱纯化；采用快速脱保护试剂，可在1h内完成碱基脱保护。

2、美国贝克曼公司01ig01000系列DNA合成仪

Olig01000系列采用星型射流设计，可节省试剂用量达50％；可自由选择30、200和1000nmol合成量；每个循环只需2min，裂解／脱保护步骤所需时间短，可在1h内合成约17个碱基的引物；碱基试剂采用防潮双元包装，能迅速无误稀释核苷酸，具有良好的偶联效率；仪器配有自动监控系统，保证DNA准确合成；合成产物纯度较高，无需纯化，可直接应用于大多数的 研究 。

第四节 DNA合成仪市场技术开发热点、难点 分析

在生物、化学、材料实验中，经常需要对流体进行操作，如样品DNA的制备、PCR反应、电泳的检测等都是在液相环境中进行。将样品制备、生化反应、结果检测等步骤集成到生物芯片上，将会使实验所用流体的量从毫升、微升的数量级降至纳升、皮升的数量级，这时往往需要借助微流控装置。微流控技术作为生物芯片的一项关键技术，得到了人们越来越多的关注，其具有传统技术不可比拟的优点：样品和试剂的消耗量非常少；进行分离和检测时有很高的分辨率和灵敏度；具有极高的效率，其速度常比宏观方法高一至两个数量级；体积轻巧，方便携带；具有层流效应等。

微流控既是一种科学也是一种技术，是使用微米级的通道对微量液体或样品进行处理或控制的系统，是在微电子、微机械、生物工程和纳米技术基础上发展起来的一门全新的交叉学科。微流控芯片可以把样品的制备、反应、分离和检测等操作集成到芯片上，由微通道网络来调控反应过程。该技术不强调减小器件的尺寸，而是着重于构建微流控通道系统来实现各种复杂的微流控操纵功能。微流控系统所需的器件包括泵、阀、混合器、过滤器、分离器等。

尽管蛋白质和DNA可用纳米级滤器获得，微流控系统普遍使用毛细管电泳、凝胶电泳、电色谱、等电聚焦等方法制备蛋白质和DNA样品，这些微米级的器件的分离速度较快，使用的样品量较少。Lu等使用等电聚焦从凋亡的HeLa细胞中分离线粒体。为了进一步优化蛋白分离的效果，Gottschlich等将电色谱和毛细管电泳相结合，而Li等把等电聚焦和凝胶电泳相结合，都达到了很好的效果。

微流控技术的发展前景很广阔，它给未来提供了许多可能性。涉及细胞生物学的微流控技术在很多领域有很高的应用价值。该技术解决了制药工业中新药开发的困难，诸如实现了快速的高通量药物筛选等，显示出很强的应用潜力。与此同时，微流控工具在基因组、蛋白质组和代谢 研究 中的应用发展的非常迅速。公共卫生监控、家庭保健和医院使用以及国防和反恐领域对微流控系统的需求量相当大，这些需求刺激了微流控技术迅猛发展。发展微流控技术必须将它商业化，而不是仅仅用于科学 研究 。这个目标的实现存在一些问题亟待解决，如微流控器件的制作工艺的进一步改进、微流控的知识产权以及其价格定位等问题等。尽管如此，微流控技术由于其独特的应用优势，必将在科研、生产等诸多领域大放异彩。

第五节 DNA合成仪市场未来技术发展趋势

目前世界上最快的DNA合成仪，2分钟可合成一个碱基；2小时的工作效率，相当于过去25个专业人员手工操作4—5年的工作量。即它1小时的工作量。相当于人的手工操作9万小时的工作量。也就是说，工作效率提高了九万倍。可以说，DNA合成仪向超高速发展是其未来发展的主要趋势之一，另外未来它还降向着超微量和超小型方向发展。
 

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