提取-建库-定量全流程串联,是在设备与数据两个层面把核酸提取、片段化、文库构建、定量与均一化接成连续流程。本篇聚焦建库与定量环节如何与提取衔接。公开口径显示:酶法打断使片段化并入工作站甲板成为可能,超声打断则仍是离线节点;Hamilton STAR 系建库工作站国内中标 84.8万–196.5 万元,华大智造 MGISP-100RS 文库工作站中标 69万–110 万元,FLP-L50 建库测序一体机已获 NMPA 注册并把浓度记录、均一化、混池并入 ZLIMS 软件闭环。示例测算表明:仅靠人力节省难以在设备生命周期内回本,ROI 成立依赖通量扩张与重复率下降。国产阵营(华大智造、莫纳等)已覆盖酶法打断-建库-定量集成,但核心部件国产化率缺乏公开数据。
定义:提取-建库-定量全流程串联方案(integrated sample-to-library-to-quant workflow),指以移液工作站为核心,将核酸提取(磁珠法)→ DNA/RNA 片段化(酶法或超声法)→ 末端修复/加 A/接头连接 → 文库扩增与磁珠纯化/分选 → 文库定量(荧光法/qPCR)与均一化 → 片段分布质控,在同甲板或经数据流衔接的多台设备上连续执行的整合方案。串联的完整形态包含两层:物理层(板位、磁性模块、温控/热循环模块、深孔板与 PCR 板等耗材的尺寸衔接)与数据层(浓度结果回传工作站或 LIMS,自动计算稀释体积完成均一化与混池)。不涉及 IVD 临床诊断试剂盒注册(仅讨论分子技术平台本身)、细胞培养与实验室家具。
渠道命中情况:经查 ebaiao.cn 商城快照(2026-08-27,共 352 SKU),本选题在建库自动化方向有一组完整的国产在售机型与配套流程耗材(品牌均为渠道代理/合作品牌,非商城自产;价格均为未确认(渠道询价制)):
渠道结构说明:本渠道的串联方案"积木"以国产建库工作站(莫纳 Royal 体系)+ 进口/国产深孔板与 PCR 板耗材 + 国产提取试剂为骨架,进口工作站整机(Hamilton、Beckman、Revvity 等)未在本渠道上架,其参数与价格线索来自公开招投标与第三方产品页(见第四、五节)。莫纳官网解决方案页(monadbiotech.com)与 chem17 产品页在本期检索中访问失败/反爬受限,莫纳参数以渠道商品页所载厂商口径为准并加"厂商宣称"标签——因来源受限,此项为间接来源(渠道页转述厂商资料)。
全流程串联的物理骨架是移液工作站甲板:96/384 通道移液头完成试剂分装与体系构建,环形/板式磁性模块完成磁珠纯化与片段分选,温控模块(4–110℃)承担酶反应温育,热循环模块承担 PCR 扩增,抓手与堆叠模块在板位间转运深孔板与 PCR 板。但"能不能串成一条连续流程",取决于三个环节的路线选择:
超声法(Covaris 类聚焦超声):以非接触方式打断 DNA,片段分布集中、无 GC 偏好,行业文章称之为 NGS 建库片段化的"金标准",且因温度可控、无样本接触而产出标准化[14]。但超声打断是独立离线设备——在"提取→建库"链上形成一个必须人工或机械臂转运的断点,板进出超声仪的调度窗口直接吃掉无人值守时长。酶法打断:片段化酶以温控孵育实现(翌圣 OnePot Pro DNA Library Prep Kit 在 MGISP-960 平台上的流程为 35℃、15 分钟片段化/末修/加 A,与后续接头连接、磁珠纯化、扩增全部在同一甲板连续完成,人工干预点只剩样本加入与接头稀释两处[15])。莫纳生物的 MONAD-WS-NGS-HT 即为"酶法打断及扩增体系构建"的整台工作站方案(384 rxns/run,厂商宣称)[17]。代价是酶切的固有缺陷:GC 偏好性、富 GC 区难打断,且研究显示同一肿瘤 DNA 样本中酶切文库人为引入的 SNV/indel 比超声文库多 2–9 倍[14]——液体活检、靶向捕获等对假阳性敏感的应用要慎选"全甲板酶法"路线,或保留超声离线节点并为其预留节拍。Opentrons Flex 的应用笔记也覆盖了 Twist 酶法打断试剂盒 2.0 的自动化协议,佐证酶法已成低中通量自动化的主流适配方向[18]。
定量/均一化是串联中最容易被低估的一环,自动化程度分三级:(1)离线人工——Qubit 类荧光计逐管/逐 8 管检测(Thermo Qubit Flex 八通道同步检测、≤5 秒/样本、dsDNA HS 0.2 pg/µL–100 ng/µL、CSV/Wi-Fi/以太网导出,定位即覆盖"NGS 文库定量与归一化"[12]);(2)无人值守批量——Agilent 5200 Fragment Analyzer 12 道平行毛细管电泳,单次装载最多 3 块 96 孔板(288 样本)无需用户干预,一次运行同时给出文库定量、片段大小确认与质量数值,300 bp 以下分辨率达 3 bp[11];qPCR 文库定量试剂盒(如 NEBNext Library Quant Kit)则解决可扩增片段的有效定量,需占用 qPCR 仪与标准曲线板。(3)数据回传自动均一化——定量结果直接驱动稀释计算与移液执行:Revvity Zephyr G3 NGS 工作站把"样本浓度均一化"列为标准流程能力,可无人值守制备 8–48 个文库[9];华大智造 MGISP-Smart 8"支持与定量设备整合,实现样本和文库/DNB 自动定量"(厂商宣称)[6];FLP-L50 的 FLP ZLIMS 主控软件实现样本登记、位置追踪、浓度记录及自动计算、均一化、文库混合,"中途无需人工干预"(厂商宣称)[8]。数据层整合还包括 Biomek i7"与 LIMS 无缝连接"的实时数据追踪[10]。选型时应把"定量结果能否结构化回传、均一化计算由谁执行"写进需求,而非只比移液参数。
下表汇总可溯源的公开参数;官方未披露者一律标"未确认",不做估算。价格口径详见第四节。
| 机型 / 厂商 | 形态与通道 | 建库通量 | 关键模块与流程覆盖 | 定量/均一化衔接 | 价格锚点(人民币) |
|---|---|---|---|---|---|
| 华大智造 MGISP-100 / 100RS(国产)[6][3][4] | 紧凑型台式,固定 8 通道移液 | 16 样本/run | 占地 ≤0.5㎡;厂商称"国内首款获临床资质的建库工作站"(厂商宣称);适配自研+第三方建库试剂 | 未确认(无内置定量) | 中标 69 万元(苏州疾控 2025-11);110 万元(东阳疾控 2026-02,含 DNBelab-D4RS)[3][4];第三方参考价 10–60 万元[20] |
| 华大智造 MGISP-Smart 8(国产)[6] | 独立 8 通道移液 | 1–48 样本/run | 不等间距/不等体积移液;管式+板式扫码,样本与试剂信息全流程追踪;IVDR 符合性声明已签、NMPA 注册推进中(厂商宣称) | 支持与定量设备整合,样本和文库/DNB 自动定量(厂商宣称) | 未确认 |
| 华大智造 MGISP-960(国产)[6][15] | 96 通道移液 | 96 样本/run | 大型项目/检测中心降本增效定位;第三方方案验证:gDNA 酶法打断(35℃/15min)→连接→磁珠纯化分选→扩增全流程上甲板,人工干预点仅样本加入与接头稀释 | 流程末弹窗提醒人工取板定量(Qubit 29.2–45 ng/µL 抽检口径[15]) | 未确认(第三方页价格区间 50–100 万元,间接来源) |
| 华大智造 MGIFLP-L50(国产,建库测序一体机)[7][8] | 提取+建库+DNB+测序+分析集成,1840×851.5×1821 mm | 4–32 样本/run | 支持血浆/全血/脑脊液/拭子/唾液等输入;SE50–PE150 读长;HEPA 99.995%@0.3μm;2024-05 获 NMPA(MGIFLP-L,鄂械注准20242224877) | FLP ZLIMS:浓度记录、自动计算、均一化、文库混合,中途无需人工干预(厂商宣称) | 未确认 |
| Hamilton Microlab STAR / STARlet(瑞士,进口)[1][2][5] | 甲板式工作站,通道配置随型号扩展 | 未确认(甲板板位决定批通量) | Illumina 官方自动化合作伙伴(NGS STAR MOA、NGS STARlet 在列)[13] | 未确认(按项目配置) | STARlet NGS 文库构建工作站成交 84.8 万元(复旦大学 2023-11)[2];STARv 自动化文库构建工作站成交 196.5 万元(中科院动物所 2026-03)[1];历史中标 96.30万–309.95 万元(间接来源)[5] |
| Beckman Coulter Biomek i7(美国,进口)[10] | 96/384/Pin Tool 多通道+独立 8 通道,0.5–5000 µL | 最多 45 个标准板位(开放网格台面) | ALP 模块化、全方位旋转机械手、红外光幕防护;NGS 文库制备(WGS/转录组/捕获/扩增子)、三代建库均支持 | 数据实时追踪、可与 LIMS 无缝连接(厂商宣称) | 第三方参考价 228.00–364.50 万元(间接来源)[10] |
| Revvity Zephyr G3 NGS(美国,进口,原珀金埃尔默)[9] | 1–200 µL 96 道大体积移液工具 | 8–48 个文库(含外显子)无人值守;或一板 96 样品片段选择/PCR 后纯化 | 4–110℃ 温控、4–70℃ 温控震荡、96 孔环形磁力架、抓手板设计(可抓持板盖)、25+ 预置建库程序;定位解决 PCR 前后分区 | 样本浓度均一化为标准流程能力 | 第三方产品页成交价约 100–200 万元(间接来源)[9] |
| 莫纳生物 NGS 高通量文库制备酶法打断及扩增工作站(国产,渠道在售)[17] | 基于 Royal 1220 平台(12 板位),96 道移液器+96 道机械夹具 | 384 rxns/run;1 天内完成文库体系构建(均为厂商宣称) | 酶法打断及扩增体系构建整线方案;可配 Mag 96 / Mag Flex 96 磁性模块、储板工作站 | 未确认 | 未确认(渠道询价制) |
| 莫纳生物 NGS 建库自动化工作站(国产,渠道在售)[17] | 基于 Royal 1220 平台 | 24 rxns/run(厂商宣称) | 10 ng~1 µg DNA/RNA → 二代测序文库,全流程自动化(厂商宣称) | 未确认 | 未确认(渠道询价制) |
| Opentrons Flex(美国,进口,低成本路线)[18] | 8 通道移液(页面口径),可加装热循环/温控/热振荡/环形磁力架/HEPA-UV/堆栈等模块 | 最多 96 样本无人值守;应用笔记称 24 小时可制备 384 个质粒文库 | 开源 Python API+协议库;适配 QIAseq FX 建库、QIAseq Normalizer 均一化、Twist 酶法打断等第三方试剂盒协议 | 经 QIAseq Normalizer 等试剂盒协议实现(厂商生态口径) | 未确认(官网无公开价) |
| 设备 | 检测形式 | 公开关键参数 | 在串联流程中的角色 |
|---|---|---|---|
| Thermo Qubit Flex 荧光计(进口)[12] | 八通道荧光,八联管 | ≤5 秒/样本;dsDNA HS 0.2 pg/µL–100 ng/µL、dsDNA BR 2 pg/µL–1000 ng/µL;动态范围 5 个数量级;USB×3/Wi-Fi/以太网导出,内置 10,000 样本数据;可选 21 CFR Part 11 合规软件 | 文库浓度定量的金标准读出;半人工节点,数据可 CSV/云端回传供均一化计算 |
| Agilent 5200 Fragment Analyzer(进口)[11] | 12 道平行毛细管电泳 | 单次装载最多 3 块 96 孔板=288 样本无人值守;300 bp 以下分辨率 3 bp;一次运行同时完成定量、片段大小确认;RQN/GQN 质量数值;38.5 kg 台式 | 文库 QC 的批量读出节点:浓度+片段分布+质量值一次给出,直接判定均一化与混池输入 |
| qPCR 文库定量(试剂盒路线) | qPCR 仪+标准曲线 | 以可扩增片段计的有效浓度(各厂商试剂盒参数不一,本篇不展开) | 解决荧光法定量高估问题;需在流程中为 qPCR 仪预留板位与封膜(如 DCBAIAO qPCR 膜)耗材 |
| FLP ZLIMS(华大智造,国产软件层)[8] | LIMS 主控软件 | 样本登记、位置追踪、浓度记录及自动计算、均一化、文库混合(厂商宣称) | 把定量结果直接转为均一化与混池执行指令,数据层闭环的代表 |
国内政府采购中,本选题相关标的以"自动化文库构建工作站/全自动建库工作站/NGS 文库制备平台"名义出现,可溯源的中标锚点如下(均为人民币、中国市场、政府采购公开公告):
| 项目 / 采购人 | 设备与型号 | 中标金额 | 公告时间 | 来源 / 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 中国科学院动物研究所自动化文库构建工作站采购(第二次)[1] | Hamilton Microlab STARv,1 套 | 196.5 万元 | 2026-03-12 | ★高 ccgp 成交公告;供应商北京锐意宏图,综合评分法 |
| 复旦大学自动化 NGS 文库构建工作站采购[2] | Hamilton Microlab STARlet,1 套 | 84.8 万元 | 2023-11-02 | ★高 复旦信息公开成交公告;供应商仪衡(上海)进出口 |
| 苏州市疾控中心样本库设备一批[3] | 华大智造 MGISP-100RS 自动化文库制备工作站,1 套 | 69 万元 | 2025-11-13 | ★高 ccgp 中标公告;同批含病理切片扫描仪 53 万元 |
| 东阳市疾控中心基因测序系统采购[4] | 华大智造"全自动建库工作站"(MGISP-100RS + DNBelab-D4RS),1 套;同批 DNBSEQ-G99 测序仪 160 万元 | 110 万元(建库工作站) | 2026-02-12 | ★高 ccgp 中标公告;整包 435 万元含 Nanopore GridION 与分析工作站 |
| Hamilton Microlab STAR 系历次中标汇总[5] | STAR 全系(名称含"自动化 NGS 文库构建平台""全自动分液工作站"等) | 96.30 万–309.95 万元(2018–2025 共 8 条) | 2018–2025 | ★中 中标记录聚合平台(间接来源,两笔 309.95 万元疑重复,录入存疑) |
| MGISP-100 第三方参考价[20] | 华大智造 MGISP-100 样本处理工作站 | 10–60 万元 | 2025 前后口径 | ★中 antpedia 产品页(间接来源);与 69–110 万元中标价互为参照 |
区间结论:进口甲板式建库工作站在国内的成交带大致为 84.8 万–309.95 万元(STARlet 低配至 STAR 高配,含 2026-03 最新 196.5 万元锚点[1][5]);国产 MGISP-100RS 级别的建库工作站中标 69 万–110 万元[3][4];Beckman Biomek i7 第三方参考价 228.00–364.50 万元、Revvity Zephyr G3 NGS 约 100–200 万元(均为第三方产品页口径,间接来源)[9][10]。含定量设备(Fragment Analyzer、Qubit 类)与整合工程的全流程打包价:未确认——公开公告中未见"提取+建库+定量"整包独立报价,渠道商城相关 SKU 亦为询价制。建库测序一体机 MGIFLP-L50 整机价:未确认(厂商与渠道均无公开标价)。
装机量线索:华大智造 2024 年财报口径实验室自动化产品新增销售装机 212 台、2024Q2 环比 +40.91%(行业媒体转述财报,★中)[16];其 MGISP/FLP 系列覆盖 90 多个国家和地区市场准入(厂商宣称)[6]。全行业口径的"建库工作站装机保有量"无公开统计——本期公开信息不足以支撑份额结论。
建库工作站是六位数到七位数投入,ROI 必须先立口径。参照实验室自动化 ROI 方法论[19]:投资侧=硬件+安装+基础设施+年度维保+耗材增量+方法验证成本+切换期产能损失;收益侧=人工节省+重复实验减少+通量扩张增量收入+数据一致性收益;两条铁律是用"现实吞吐"而非"峰值吞吐"、没有干净基线就不要把全部增益记到新系统头上。
示例测算(所有假设值均为占位示例,非市场数据,读者须代入本单位基线重算):
| 参数 | 假设值(示例) | 依据 / 说明 |
|---|---|---|
| 设备 CAPEX | 100 万元 | 取国产建库工作站中标区间 69 万–110 万元中段[3][4];进口 STAR 系 84.8 万–309.95 万元[1][5],选进口则 CAPEX 与回本期同步上浮 |
| 年通量 | 2,000 个文库(约 21 块 96 孔板) | 示例假设;对应中型分子平台,日均约 1 板 |
| 手工 hands-on 时间 | 45 分钟/样本(手工全流程);自动化后 10 分钟/样本(上下板、试剂准备、异常处置) | 示例假设。方向性参照:Illumina 宣称 TSO500 自动化后手工时间缩短 50–65%(厂商宣称)[13];MGISP-960 第三方方案人工干预点仅剩样本加入与接头稀释两处[15]。各地各实验室基线差异大,须实测 |
| 人力节省 | 2,000 × (45−10) 分钟 ≈ 1,167 小时/年 ≈ 0.58 FTE(按 2,000 小时/人·年);全负担人力成本按 20 万元/人·年 → 年省约 11.7 万元 | 示例假设;人力全负担成本无统一公开口径,未确认 |
| 重复实验节省 | 假设重复率 8%→3%、年 2,000 样本、单次重复成本 80 元(提取试剂+建库试剂) → 年省约 0.8 万元 | 结构参照文献方法[19];试剂成本锚点:OnGene 血液 DNA 提取试剂 ¥5.1/rxn(¥510/100rxn 标价折算)[17],建库试剂为假设值 |
| 年运行成本 | 维保+校准按 CAPEX 8% = 8 万元/年 | 示例假设;进口设备维保费率无公开数据,未确认 |
| 简单回本期 | 100 ÷ (11.7 + 0.8 − 8) ≈ 17 年 | 仅计人力+重复实验节省时远超设备生命周期 |
| 叠加通量扩张 | 若年通量扩至 6,000(承接对外建库服务),人力节省 ≈ 1.75 FTE ≈ 35 万元/年,另计增量服务收入 | 示例假设;回本期可缩至 3 年以内(取决于服务定价,未确认) |
国产阵营格局:行业研究将国产实验室自动化厂商分为软硬一体方案商(镁伽、汇像、明度智云、瑞图)、硬件设备商(耐优、汉赞迪、中析、艾迪迈)与上市企业(安图、华大智造),并指出"资本寒冬下实验室自动化设备国产替代率逆势上升",高端市场仍以外资(珀金埃尔默、西门子、赛默飞)为主但国产品牌份额相对上升[16]。就"集成核酸定量建库"这一本篇赛道,该行研点名柏炬科技、耐优生物、汉赞迪、奥美泰克已进入;一般自动建库仪国产厂商还包括奥盛、麦迪克等[16]。渠道侧,莫纳生物 Royal 1220 平台的酶法打断-建库工作站体系(384 rxns/run,厂商宣称)与 Mag 96/Mag Flex 96 磁性模块已在售[17],构成"提取→建库"国产串联的现成积木。
资质与一体化里程碑:华大智造 MGIFLP-L 2024-05 获 NMPA 注册(鄂械注准20242224877),把"提取-建库-定量-均一化-混池"以 ZLIMS 软件闭环集成于一台设备并进入临床使用[8](厂商财富号口径);MGISP-100 为"国内首款获临床资质的建库工作站"(厂商宣称)[6]。这是国产在"定量/均一化环节整合"上对标进口(Zephyr 均一化、STAR 模块化)的标志性差距缩小的证据。
核心部件依赖(如实披露数据空白):96/384 通道移液头及其驱动、高精度导轨与伺服系统、移液头锥体/密封件、温控模块(4–110℃ 帕尔贴)的国产化率均无公开可溯源数据——未确认。可确认的零散事实:莫纳 Royal 平台工作站整机为国产并公开在售[17];进口体系(Hamilton、Beckman、Revvity、Thermo、Agilent)在移液工作站与定量读出设备两端仍占高端主导[16];定量层(Qubit Flex、Fragment Analyzer 5200)暂无功能对等的国产公开对标机型参数可查——此判断基于本期检索未见,列为后续跟踪。酶法打断试剂国产化程度较高(翌圣 OnePot Pro、康为世纪等均有公开方案[15]),是串联路线里国产化最顺的一环。
对分子实验室,"提取-建库-定量"真正串联起来改变的不是某一步的速度,而是批次的一致性与夜班的可能性:手工建库最大的方差来源是多人多批次的移液手感与磁珠清洗节奏,酶法全甲板路线(MGISP-960 上翌圣方案的干预点只剩样本加入与接头稀释两处[15])把方差压回设备校准层面;而 Zephyr 的甲板均一化[9]与 FLP ZLIMS 的浓度自动计算-均一化-混池[8],则消灭了"测完浓度手算稀释"这个最容易抄错行、也最难审计的环节——对要做临床报告或 ISO 15189/CAP 合规的实验室,这层软件闭环的价值可能超过移液速度本身。对蛋白实验室,本篇的直接可迁移点是数据回传驱动的自动稀释/均一化范式:蛋白定量(BCG/BCA/荧光)读出后由 LIMS/工作站计算稀释并执行,与核酸均一化同构;而深孔板-磁性模块-PCR 板的 SBS 尺寸链条,同样是蛋白组学自动化前处理(酶解、除盐、衍生)的耗材骨架。需要注意的负面影响是平台锁定:一旦建库脚本、板位布局与耗材清单绑定某工作站生态,更换试剂或扩通量的边际成本会高于手工时代,采购时应把"第三方试剂开放性"与"脚本可移植性"写进合同。