开放式旋转式PCR检测卡盒：一种低成本、高通量的即时核酸诊断平台

为解决封闭式POCT系统阻碍定制试剂验证、造成医疗资源浪费的问题，Sansure Biotech团队开发了带可拆卸试剂架的旋转式卡盒系统。该平台采用实时荧光PCR技术，可在1小时内同步检测6种靶标（如SARS-CoV-2、流感病毒、HPV），检测限达200拷贝/毫升，临床灵敏度100%、特异性>98%，单个卡盒成本低于10美元。其开放式设计为传染病快速筛查提供了经济高效的解决方案。

　　

在传染病仍是全球第二大死因的背景下，传统核酸检测依赖大型实验室的弊端日益凸显。封闭式即时检测(POCT)设备虽能实现"样本进-结果出"的快速诊断，却存在试剂兼容性差、开发成本高昂等痛点。尤其令人遗憾的是，现有商业系统如GeneXpert、FilmArray等每检测成本高达40-125美元，严重制约了在资源匮乏地区的应用。

针对这一技术瓶颈，圣湘生物科技研发团队在《Scientific Reports》发表创新成果，开发出开放式旋转式PCR检测系统。该研究通过临床599份呼吸道样本和497份HPV样本验证，采用磁珠核酸提取结合实时荧光定量PCR技术，集成可编程温控模块和六通道光学检测系统。关键突破在于独创的旋转式卡盒设计——上层壳体通过固定孔与传动轴联动实现精准液路切换，下层可拆卸试剂架支持液体/冻干试剂分装运输，配合自主开发的iPonatic检测仪器完成全自动核酸提取-扩增-检测流程。

卡盒设计与制造部分揭示，系统采用高抗冲聚苯乙烯(HIPS)上壳和聚丙烯(PP)/热塑性弹性体(TPE)复合下壳，PCR芯片选用透明聚丙烯确保光路透射。旋转机构通过单一移液吸头完成所有液体转移，既降低交叉污染风险又简化结构。实验显示荧光强度与染料浓度的R²>0.99，不同仪器间检测变异系数(CV)<3%。

反应过程优化方面，系统实现15分钟完成核酸提取：400μL样本经蛋白酶K裂解后，磁珠在超声辅助下捕获核酸，经两次洗涤后65℃洗脱。扩增程序针对不同靶标优化，如SARS-CoV-2采用50℃ 300s逆转录，95℃ 60s预变性后41个循环(95℃ 9s/65℃ 15s)，全过程约37分钟。

性能验证数据表明，系统对HPV16/18及其他型的检测限达1000拷贝/mL，新冠病毒RNA检测限200拷贝/mL。临床测试中，599份呼吸道样本(337阳性/262阴性)显示所有靶标灵敏度均达100%，流感A特异性99.4%；497份宫颈脱落细胞样本中HPV16/18特异性>99.8%，其他型98%。ROC曲线分析显示所有AUC值>0.98。

与主流商业系统对比显示显著优势：检测时间50-60分钟与GeneXpert相当，但成本仅10美元/测试（为同类产品的1/4-1/12），且唯一实现试剂架可拆卸设计。该系统成功兼容北京应用生物技术等第三方试剂，证实其开放平台特性。

讨论部分指出，该研究突破现有POCT系统的封闭性桎梏，通过模块化设计实现三大创新：一是可更换试剂架加速定制试剂验证，二是分体式运输降低冷链成本，三是参数全开放可调（包括移液体积、磁分离时间、PCR循环参数等）。虽然存在检测靶标数量有限(6个)等改进空间，但其低成本特性对发展中国家传染病防控具有重要价值。未来通过熔解曲线分析、荧光编码等技术扩展多靶标检测能力后，这一平台有望成为"口袋实验室"的标准配置。

该成果获得国家自然科学基金联合基金(2024JJ9151)和中央引导地方科技发展专项(2024ZYC031)支持，为落实WHO传染病防控战略提供了中国方案。研究者特别强调，系统在保持100%临床敏感性的同时将单次检测成本控制在10美元以下，这种"鱼与熊掌兼得"的创新，或将重塑全球基层医疗机构的病原体检测格局。