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一文解讀DNA合成儀行業(yè)趨勢(shì)，國產(chǎn)DNA合成儀性能優(yōu)勢(shì)深度介紹
DNA合成儀是合成生物學(xué)、分子診斷、生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)育種等領(lǐng)域的核心精密設(shè)備，依托人工化學(xué)合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)寡核苷酸、引物、探針、小核酸片段的定向制備，也是PCR實(shí)驗(yàn)、NGS測(cè)序、基因編輯、體外診斷試劑研發(fā)的上游關(guān)鍵裝備。在“十五五”規(guī)劃綱要明確將生物制造列為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)之一的背景下，高通量DNA合成設(shè)備作為合成生物學(xué)的“工業(yè)母機(jī)”，正迎來發(fā)展機(jī)遇。本文將深度解讀DNA合成儀行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，并系統(tǒng)介紹國產(chǎn)DNA合成儀的性能優(yōu)勢(shì)。
一、DNA合成儀產(chǎn)業(yè)發(fā)展大背景
過去海外品牌長(zhǎng)期壟斷高通量、精密合成賽道，而近三年國產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)核心零部件自主突破，行業(yè)格局、技術(shù)路線、采購需求迎來重大變革。
二、技術(shù)演進(jìn)路徑清晰，從固相化學(xué)到微芯片并行合成
DNA合成技術(shù)的演進(jìn)路徑清晰，整體可劃分為傳統(tǒng)固相柱式合成、高通量板式合成、微芯片大規(guī)模并行合成三大階段。
第一階段：傳統(tǒng)固相柱式合成儀。柱式合成是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的DNA合成技術(shù)，也是目前實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用廣泛的主流形態(tài)，設(shè)備以獨(dú)立合成柱為核心反應(yīng)單元。按照試劑驅(qū)動(dòng)方式，該類設(shè)備分為電磁閥氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)型和蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)型兩大技術(shù)分支。國內(nèi)多個(gè)廠商具備一代合成儀生產(chǎn)能力，包括上海儀鉑、江蘇領(lǐng)坤、北京擎科、北京鼎國昌盛生物、聯(lián)川生物等公司。
第二階段：高通量板式合成與芯片合成技術(shù)。以384通道、768通道為代表的高通量合成儀具備并行合成能力。768道基因合成儀的核心優(yōu)勢(shì)在于其并行合成能力，可同時(shí)進(jìn)行768條基因的合成，每條通道獨(dú)立工作，支持大規(guī)模基因庫的構(gòu)建，適用于基因組學(xué)、合成生物學(xué)、藥物研發(fā)等領(lǐng)域的高通量需求。
新一代技術(shù)：微芯片并行合成與生物酶法合成。微芯片合成儀具備超高通量、低成本、微型化的核心優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，生物酶法合成作為全新的技術(shù)路徑正在興起。中合基因自主研發(fā)的TIESyno®-96DNA生物合成儀，可在不依賴DNA模板的情況下，通過水相生物酶促反應(yīng)實(shí)現(xiàn)DNA分子的從頭合成。該產(chǎn)品無需嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，所用試劑對(duì)環(huán)境友好，合成的DNA質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
三、國產(chǎn)DNA合成儀性能優(yōu)勢(shì)深度解讀
近年來，國產(chǎn)DNA合成儀在技術(shù)路線、合成效率、成本控制等方面取得了顯著突破。以下從多個(gè)維度進(jìn)行深度解讀：
?。ㄒ唬┲泻匣颍荷锩阜ê铣砷_辟綠色新路徑
中合基因成立于2022年，總部位于天津，是一家專注于生物法DNA合成技術(shù)、從事綠色合成裝備開發(fā)及商業(yè)化的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司目前已成功開發(fā)并上市TIESyno®-96DNA生物合成儀、基因拼接儀以及相關(guān)試劑耗材等多款產(chǎn)品。與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，生物酶法在合成長(zhǎng)度、準(zhǔn)確性、成本、環(huán)保等方面均展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。中合基因已基于自主設(shè)備搭建了基因合成平臺(tái)，建成6條自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線，并對(duì)外提供TIESyno®-GENE生物法基因合成服務(wù)。
（二）384通道高通量合成儀：國產(chǎn)中高通量合成的代表力量
DxOligo384DNA/RNA合成儀代表了國產(chǎn)中高通量核酸合成技術(shù)的重要進(jìn)步。其核心優(yōu)勢(shì)在于384通道并行合成能力，相較于常見的96孔或192孔設(shè)備，384孔板格式將單位面積內(nèi)的合成通量提升了數(shù)倍，極大優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)室空間利用率。在保證高偶聯(lián)效率（通常可達(dá)99%以上）的前提下，通過精密流體控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)試劑低消耗。該平臺(tái)支持RNA單體的穩(wěn)定合成，為藥物先導(dǎo)化合物的篩選與優(yōu)化提供支持。
?。ㄈ?68道基因合成儀：大規(guī)模并行合成的利器
768道基因合成儀可實(shí)現(xiàn)多通道同步合成，支持大規(guī)模基因庫的構(gòu)建。從原料加樣、化學(xué)反應(yīng)、清洗到產(chǎn)物收集，全流程自動(dòng)化操作，減少人工干預(yù)，降低誤差和污染風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備支持從短片段（如幾十堿基）到長(zhǎng)片段（如數(shù)千堿基）的基因合成，覆蓋不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。內(nèi)置質(zhì)檢功能可實(shí)時(shí)評(píng)估合成基因的質(zhì)量和完整性。
?。ㄋ模┣婵粕铮寒a(chǎn)品矩陣覆蓋全場(chǎng)景需求
擎科生物在核酸合成領(lǐng)域展現(xiàn)出突出的技術(shù)實(shí)力。其核心產(chǎn)品12P合成儀耦合效率達(dá)99.5%，旗艦型號(hào)96P-G3更突破至99.6%，顯著提升了產(chǎn)物得率與純度。96P-G3單循環(huán)時(shí)間≤5分鐘，192P/B可在2小時(shí)內(nèi)完成192條寡核苷酸合成。產(chǎn)品矩陣覆蓋從12通道微量合成到768通道工業(yè)化生產(chǎn)的全場(chǎng)景需求。
四、政策支持與產(chǎn)業(yè)前景
國家層面對(duì)DNA合成技術(shù)給予了高度重視。“十五五”規(guī)劃綱要不僅將生物制造列為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)之一，還提出推動(dòng)該領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)取得決定性突破。國家自然科學(xué)基金委已啟動(dòng)相關(guān)重大科研儀器研制項(xiàng)目。國內(nèi)企業(yè)通過源頭創(chuàng)新，在微芯片并行合成、生物酶法合成、光敏酸微流控等不同技術(shù)路線上多點(diǎn)開花，部分關(guān)鍵性能指標(biāo)已達(dá)到國際水平。
從傳統(tǒng)固相柱式合成到高通量板式合成，再到微芯片大規(guī)模并行合成與生物酶法合成，DNA合成技術(shù)正經(jīng)歷深刻變革。國產(chǎn)DNA合成儀憑借在384通道高通量合成、768道大規(guī)模并行合成、生物酶法合成等領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，正在改寫全球DNA合成儀的市場(chǎng)格局。隨著“十五五”期間國家對(duì)生物制造產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入，國產(chǎn)DNA合成儀有望在技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面實(shí)現(xiàn)更大跨越，為我國合成生物學(xué)和生物制造產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的裝備支撐。
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