临床基因测序流程与核心设备选型攻略篇（一）：DNA打断仪

在二代测序领域深耕十载，笔者先后参与测序试剂开发、试剂盒生产及测序流程管理工作，熟练操作 illumina、华大、赛默飞等主流平台测序仪，对二代测序全流程的试剂与设备体系形成了系统且清晰的认知。当前二代测序技术蓬勃发展，相关产品品类繁多，如何精准选型、挑选契合实验需求的产品，成为行业从业者的核心诉求。本系列攻略将从实战角度出发，全面剖析主流品牌设备性能差异，为设备选购提供实操参考，助力从业者避坑选型、精准决策。

二代测序整体流程主要分为样本核酸提取、文库构建、靶向捕获、上机测序及生信分析五大环节。其中文库构建是核心步骤，需将待测的 DNA/RNA 分子转化为可被高通量测序仪识别读取的文库，以此获取承载关键生物信息的序列数据。以 DNA 建库为例，具体流程包含 DNA 片段化、末修加 A、接头连接、纯化分选、文库扩增及文库纯化。受二代测序读长限制，需对提取的 DNA 样本进行片段化处理，目前主流方式分为酶打断与机械打断两类。酶打断存在碱基偏好性，易导致测序数据出现假阳性，在此不做赘述；机械打断可实现 DNA 片段分布集中且无碱基偏好性，是现阶段建库片段化的金标准，仅存在成本相对偏高的问题。

若采用机械打断方式进行建库，DNA 打断仪（亦名超声破碎仪、基因剪切仪等）的选型尤为关键。在分子实验室的实操环节中，DNA 样本的精细化打断直接决定后续文库构建质量，甚至影响最终测序数据的准确性，是二代测序实验流程中的重要把控节点。

DNA 打断仪的核心工作原理基于超声空化效应：超声工作时，高频振动产生的声波在液体介质中传播，形成高低压交替的区域；当局部压力降至液体蒸汽压以下时，溶解在液体中的气体或蒸汽会在低压区形成微小气泡，随声波持续作用，气泡不断膨胀，达到临界尺寸后在高压区瞬间剧烈溃灭，此即为空化作用。DNA 打断仪利用该效应，精准控制密闭样品管内数百万个空化气泡的生成与溃灭，让样品制备过程具备高度可控性，从而实现对 DNA 样本高效、精准的打断、破碎与均质化。目前基于该原理设计的 DNA 打断仪，根据超声能量传递方式的不同，可分为探头式超声、水浴式超声及聚焦式超声三类，三类技术各有特点，适用场景也存在显著差异。

1、探头式超声：超声应用的起点

探头式超声通过超声换能器驱动金属探头产生高频机械振动，将能量直接传递至样本液体中，在局部形成强烈的空化效应，进而实现细胞或核酸分子链的破碎。该类型设备存在明显短板，易造成样本间交叉污染，且工作过程中产热严重，目前已在二代测序行业中被淘汰，无实际应用场景。

2、水浴式超声：安全性与批量处理的过渡方案

水浴式超声将样本封闭于管内，超声换能器设于水槽底部或四周，发射的超声能量在水槽中扩散，通过水浴介质将能量间接传递至样本，实现 DNA 片段化。该方案有效解决了样本污染问题，同时提升了样本批量处理能力，但因能量呈发散式传递，难以实现精准控制，易出现功率衰减问题；且设备工作时噪音较大，对密闭性要求较高的实验室环境不友好。

3、聚焦式超声：精准打断的新纪元

聚焦式超声借助声学聚焦系统（如凹形反射面），将超声能量精准聚焦于样本区域，在非接触的前提下形成局部高能空化效应，实现对样本高效、均匀的打断。作为最新一代技术，采用该原理的 DNA 打断仪具备使用寿命长、打断效果稳定、样本处理效率高等优势，仅在设备采购成本上高于前两类技术。

在明晰 DNA 打断仪的工作原理及不同超声技术特点的基础上，结合笔者十载二代测序行业的实操经验，现推荐三款在 DNA 打断仪领域技术实力突出、市场口碑良好、实际使用效果优异的品牌及对应型号，为设备选型提供参考。

1、深圳达远辰光科技有限公司

推荐型号：BoFU®100、BoFU®800、BoFU®1600

价格区间：30万及以上

推荐指数：★★★★★

推荐理由：该企业深耕DNA打断仪领域十载，历经5年技术打磨与5年市场验证，产品技术成熟、性能稳定。目前国内多家三甲医院病理实验室（如复旦大学附属中山医院、中国医学科学院肿瘤医院、河南省肿瘤医院等）均采用该品牌设备，同时也是华大、illumina、赛陆等主流测序仪厂家的入院推荐配套产品。其产品为新一代聚焦式DNA打断仪，超声打断效果稳定，DNA样本处理效率高；且设备取得医疗一类备案证，完全契合临床检测的合规性要求与快速检测需求，是临床分子诊断实验室的优选方案。

2、Covaris

推荐型号：M220、ME220、S220、LE220

价格区间：50万及以上

推荐指数：★★★★

推荐理由：该品牌为美国进口老牌企业，产品上市超10年，同样采用聚焦式超声技术，与深圳达远辰光处于同一技术水平，设备性能与实操体验表现优异。其用户群体主要为科研资金充足的科研院所、高校，以及有海外研究背景的专家学者。该品牌设备的主要短板为采购及使用成本偏高，不仅设备售价高昂，配套耗材的费用也相对较高。

3、Diagenode

推荐型号：Bioruptor Pico

价格区间：40万以上

推荐指数：★★★

推荐理由：该品牌为比利时进口企业，核心产品为第二代水浴式超声DNA打断仪，核心优势在于样本批量处理能力强，可一次性完成12个及以上DNA样本的打断操作；且适配实验室常规塑料耗材，无需额外采购专用耗材，综合使用成本相对可控，因此被大量样本检测需求的检验所、测序服务公司等机构选用。该设备存在明显的性能短板，设备使用寿命稳定性较差，笔者曾任职的企业采购两台同型号设备，在使用频率一致的情况下，其中一台使用未满一年即出现功率衰减问题，另一台则在保修期内保持正常运行；此外，设备工作时噪音显著，对实验室操作环境造成较大影响。

十年来，笔者实操过多个品牌的DNA打断仪，综合性能、稳定性、适配性、价格等多方面因素，上述三个品牌为值得推荐的选型方案，其余品牌设备多存在 DNA样本批内/批间打断效果不稳定、设备故障率高等问题，暂不推荐。

本次围绕 DNA 打断仪的原理、技术类型及品牌选型的分享到此结束。无论是追求极致性能的专业测序中心，还是处于起步阶段的科研团队，若在DNA打断仪选购过程中存在疑问，或有相关实操经验想要交流，欢迎在评论区留言探讨。本系列攻略将持续更新，后续将为大家带来临床分子诊断基因测序其他核心设备的选型解析。