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SPR（Surfaceplasmonresonance，表面等离子体共振）技术，作为一个通用检测平台，被广泛应用在药物筛选、科学研究等领域，用于生物分子间亲和力、结合特异性、浓度定量等分析。基于该技术的分子相互作用仪由于结构复杂、核心技术被国外垄断，造成仪器价格昂贵，难以全面普及。
年，中国的量准Xlement开发了新一代3D纳米SPR芯片，实现技术突破，极大降低了原有应用成本，打破分子相互作用仪国外垄断的格局，并开拓了新的C端应用场景。
新技术的潜在用户是谁？真实市场需求有多少？在同类产品中竞争力如何？对此蛋壳研究院基于大量市场调研数据基础上，发布《新一代SPR技术检测平台市场研究报告》，以期为行业参与者提供真实的参考信息。
核心观点
1.表面等离子共振（SPR）技术正迎来新一代技术突破（3D纳米SPR）；
2.新技术极大降低了原有技术的应用成本，约为原有的1/10；
3.新技术作为一个通用检测平台，开拓了C端应用场景；
4.基于3D纳米SPR技术的新一代分子相互作用仪，将打破国外垄断的格局；
5.新一代分子相互作用仪，预计年市场规模将达到8亿元；
6.基于3D纳米SPR技术的家用无创快速检测仪器，潜在市场规模约22亿元。
目录
1.SPR技术创新带来检测平台的成本下降
1.1.SPR技术简介
1.2.传统SPR技术的应用：分子相互作用仪
1.3.下一代技术突破：3D纳米SPR芯片
2.新一代SPR技术开拓了C端应用场景
2.1.B端：新一代高性价比分子相互作用仪
2.2.C端：开拓家用无创快速检测仪空白市场
3.需求端：近30亿潜在市场规模
3.1.对目标用户的市场调研说明
3.2.B端市场调研分析，中小型药企购买意愿度超80%
3.3.C端市场调研分析，通用平台拥有广阔的应用场景
4.供给端：新产品在同类竞品中拥有显著优势
4.1.B端新一代分子相互作用仪拥有超高性价比
4.2.C端家用无创快速检测仪实现诊断院外转移
5.总结与展望
一、SPR技术创新带来检测平台的成本下降
1.1传统SPR技术原理及应用
SPR是一种光学传感技术，其涉及到三个物理概念：
等离子体：是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的电中性物质，其中正、负带电粒子所带电荷量相等，是与固态、液态和气态并列的物质第四态。
金属表面等离子波：当入射光照射到金属表面时，会引起价电子的纵向振动，振动产生的电荷密度波，沿着金属和电介质的界面传播，形成表面等离子波。
倏逝波：是指当光波从光密介质入射到光疏介质时，发生全反射而光疏介质一侧所产生的一种电磁波。
如下图所示，金属表面的下方是光路系统，表面上方是偶联的配体蛋白和待测物质，待测物质通过溶液流过金属表面，与配体蛋白发生相互作用。
图2：SPR原理示意图
资料来源：ACROBiosystems，蛋壳研究院下方光源发出的一个单波长激光束进入到棱镜（浅绿色半圆）中，导致多角度的光线入射到金属表面。几乎所有入射的光线都会发生反射，但有一个例外，在入射角达到某一个角度时，光子的能量会被金属吸收转化成表面等离子体波，同时金属介质中传输振幅呈指数衰减的倏逝波，当金属表面等离子波与倏逝波发生共振时，在这个角度的光线不会被反射出来，这个角度被称为共振角。
表面等离子共振（SPR）对附着在金属薄膜表面的介质折射率非常敏感，当表面介质的属性改变或者附着量改变时，共振角将不同。因此，SPR谱（共振角的变化VS时间）能够反映与金属膜表面接触的物质变化。
图3：SPR的传导过程简略图
资料来源：蛋壳研究院
基于传统SPR技术的分子相互作用仪，主要用于两个生物分子间相互作用的亲和力、结合特异型、动力学等分析，如小分子药物和蛋白之间、抗原和抗体之间等，可实时反映分子动态相互作用的全过程。
图5：分子相互作用仪的主要作用
资料来源：蛋壳研究院研发型药企、CRO企业、高校及科研院所是使用该类仪器的主要对象，在药物研发阶段被广泛使用。尤其是用于药物筛选和功能蛋白质组学分析。
表1：分子相互作用仪的应用领域
资料来源：蛋壳研究院此外，SPR技术也可用于病毒抗原定量检测。主要有两种技术原理，一种是注入病毒颗粒通过病毒纤维蛋白与CAR受体结合；另一种是用病毒六邻体蛋白与FX蛋白结合。其中CAR受体或FX蛋白被固定在传感器芯片上，并使用分子相互作用仪系统检测。
图6：SPR定量检测病毒抗原示意图
资料来源：GEhealthcare，蛋壳研究院在全球新冠病毒（COVID-19）爆发期间，Biacore大力推广旗下SPR仪器，进行病毒浓度定量分析，成为核酸检测之外的方法之一。而且拥有更高的灵敏度，能有效降低核酸检测假阴性的问题。
基于传统SPR技术的分子相互作用仪应用广泛，但也有一定局限性。由于其采用的是二维平面芯片，只能从2个维度收集信号数据。这导致需要复杂精密的光路系统来捕捉微弱信号，仪器价格昂贵（万元/台以上），只有大型企业/机构用得起。
1.2下一代技术突破：3D纳米SPR芯片
量准Xlement的最大突破，是在原有SPR技术基础上，将光学芯片由原来的二维基膜变成了三维基膜。
图7：传统SPR技术二维芯片
资料来源：GE，蛋壳研究院三维基膜的芯片将信号放大了千倍以上，带来更高的检测灵敏度和更低的分子浓度检测下限。同时，也不再需要传统复杂的光路系统来捕捉微弱的信号，变成了简单的LED光源和光电二极管，这极大简化工艺路径，从而降低成本。
图8：3D纳米SPR芯片外观图和电镜结构图
资料来源：量准Xlement，蛋壳研究院此外，利用3D纳米SPR技术，重点利用浓度定量分析的功能，还可以研发各类超敏生物芯片，使该技术用于小型化、便携式快速检测仪器成为可能。
二、除了分子相互作用仪，新技术还开拓了C端应用场景
3D纳米SPR技术作为一个通用检测技术平台，普遍适用于检测生物分子的诸多场景。从目标用户看，分为TOB端应用和TOC端应用两部分。B端应用主要基于测量分子间相互作用力的功能，使用对象和应用场景与传统SPR技术相同，以一定优势实现了进口替代。
图9：3D纳米SPR技术的两个应用方向
在技术路径上，由于传统SPR技术采用二维平面芯片，只能从两个维度收集信号数据。这导致需要复杂精密的光路系统来捕捉微弱信号，无法做成小型化、轻量化的家用检测仪器，在检测成本上也不具有优势。
与传统SPR技术相比，新一代3D纳米SPR技术极大提高了信号获取能力，不再需要复杂的光学耦合器件也能接受到信号，仅用常规的普通设备（如光学显微镜）就能完成光谱定量分析，检测各种样品的超敏浓度，从而开发各类小型化、轻量化的家用无创快速检测仪器，面向C端家庭用户。
2.1B端新一代高性价比分子相互作用仪
基于传统SPR技术分子相互作用仪价格昂贵（—万元/台），只有大型药企、CRO企业、部分高校和科研院所在使用。大量需要测量分子间相互作用的中小型药企，无法直接购买该仪器。
基于3D纳米SPR技术的新一代分子相互作用仪，依靠更高的性价比（50万元/台），既对现有产品有一定替代性，也提高了中小型药企购买的可能性。
图10：分子相互作用仪市场角色关系图
资料来源：蛋壳研究院分子相互作用仪的使用者：研发型药企、CRO企业、高校及科研院所的各类实验室，主要用于检测分子间的相互作用力，进行药物筛选和科学研究等。
分子相互作用仪的受益者：药企，一旦创新药研发成功，将可能带来相关疾病一种新的疗法，或者降低同类进口药的价格，拥有更大的市场份额。
分子相互作用仪提供者：分子相互作用仪研发生产企业，它们为使用者提供仪器耗材和后期的维修保养服务。
分子相互作用仪的支持者：硬件服务商和软件研发商，硬件服务商主要提供芯片、光电系统和和设备元器件等硬件支撑。软件研发商主要包括软件研发企业、高校实验室等，它们为仪器提供操作系统和科研支持。
分子相互作用仪的合作者：渠道服务商，渠道服务商为分子相互作用仪研发生产企业提供渠道代理服务，帮助产品触达使用者。提供者主要通过两种途径投放产品：一是直接将产品投放给使用者，收取费用（直销）；二是通过渠道服务商投放产品，利用渠道商的市场资源进行产品拓展（分销）。
除了测量分子间相互作用，3D纳米SPR技术还可以实现无标记蛋白定量检测。由于新技术的灵敏度比传统SPR技术高三个数量级，更容易实现超低浓度的蛋白定量分析。
图11：3D纳米SPR定量检测唾液CRP浓度
（A）CRP抗体修饰以及CRP定量分析示意图；
（B）待测唾液中CRP浓度为10ng/ml时的芯片响应变化；
（C）阴性对照的芯片响应变化；
（D）芯片变化强度与唾液样本中CRP蛋白浓度的对应关系图；
（E）临床血液与唾液样本中CRP蛋白浓度的对应关系图。
基于无标记蛋白定量检测功能，在生物医学领域，3D纳米SPR生物传感器可应用于多种临床样品的检测，如血浆、尿液、唾液和细胞组织等。相对于经典的免疫比浊法、荧光免疫法、ELISA等方法，3D纳米SPR生物传感器的定量分析方法具有快速、准确、无需标记的优势，并能简化前处理过程。
2.2开拓C端家用无创快速检测仪空白市场
仪器小型化、轻量化是体外诊断的发展趋势之一，医院——医院——家庭端逐渐下沉，家用无创快速检测仪核心实现了部分诊断院外转移的功能。医院的诊断市场已经较为成熟，基层医疗机构正发展地如火如荼，而家用无创快速检测可能会成为下一个发展方向。
图12：家用无创快速检测仪与院内诊断仪器对比
院内大型体外诊断仪器，适合大规模长时间使用，几乎覆盖各种检测指标。检测结果准确，但可及性差，医院就诊，检测价格昂贵，适合疾病精确诊断。
近年来，随着医疗资源下沉，微流控、单人份化学发光等技术进步，越来越多的基层医疗机构也配备了中型体外诊断仪器，为常见病基层患者提供初诊和复诊服务，逐渐构建分级诊疗体系。
小型化、便携式的家用无创快速检测仪，适合疾病的预后管理，尤其是一些常见病和慢病（如感冒、癌症、心脑血管疾病等），需要定期的检测评估。只需要在家里或社区药店即可完成，费用较低。
图13：基于3D纳米SPR技术可以开发各种家用无创快速检测仪器
资料来源：量准Xlement，蛋壳研究院以量准Xlement研发的家用唾液CRP检测仪为例，通过3D纳米SPR技术采集到唾液中的超敏CRP浓度信号，再由普通显微镜链接的数码相机采集图像，通过机器学习图像软件分析红色通道的透光率变化来定量分析唾液中的超敏CRP浓度。从而判断是病毒性感冒还是细菌性感冒，理论上可以辅助判断是否是新冠病毒（COVID-19）的携带潜伏者。
CRP：C反应蛋白（C-reactionprotein），是一项检测炎症的指标，主要用于感染的诊断和鉴别。当机体受到感染或组织损伤时血浆中CRP浓度会急剧上升。
超敏CRP：超敏C反应蛋白（hs-CRP）是指相对于常规C反应蛋白能测到0.-0.1mg/L之间的超低浓度（如唾液中的超敏CRP只有血液中的1/10，正常为1—5ng/ml）。
3D纳米SPR技术作为一项通用技术平台，除了CRP之外，还可以开发其他各种家用无创快速检测仪器（根据不同生物芯片），可以检测大量生化指标。综合3D纳米SPR技术的五大特点，以及刚需、高频、检测院外转移三大场景，以下常用检测指标均可实现C端应用。
表2：C端应用检测指标矩阵
资料来源：蛋壳研究院根据上述检验指标，将疾病谱分为感染、肿瘤、代谢三大类，对应12种疾病的患者。这些就是家用无创快速检测仪的目标用户。
图14：C端产品目标用户
感染类：一是家庭感染的无创检测（如细菌、病毒等引起的感冒发烧）；二是怀孕HCG检测，定量判断是否怀孕、流产期监测；三是慢性胃病检测；四是艾滋病等性病检测
肿瘤类：重点是癌症患者术后的管理预后，定期复诊，判断癌症复发状况；其次是癌症的早筛，以社区为单位或者以药店为单位。
代谢类：基于现有的标志物提前监测心梗、脑梗等心脑血管疾病，此外基于血糖血脂等监测进行三高人群的慢病管理。
基于该技术研发的各类小型检测仪器，填补了当前SPR家用无创快速检测仪器在全球市场上的空白。其作为一项通用平台技术，拥有极强的拓展性，C端应用场景广泛。此外，B端的新一代分子相互作用仪拥有极高性价比，也有望替代原有同类产品，增加使用普及率。
三、需求端近30亿潜在市场规模
虽然定性层面3D纳米SPR技术的应用场景非常广阔，但定量层面具体又有多大市场空间，用户认不认可。对此，蛋壳研究院对B端和C端目标用户进行了大量调研，以期了解目标用户的真实需求情况、估算市场规模、对新产品的反馈意见等。
3.1B端市场调研分析，年新仪器潜在市场规模达8亿元
为了估算新一代3D纳米SPR仪器的市场规模，我们先计算出传统分子相互作用仪已有的市场容量，再假设新一代仪器的替代率和渗透率，从而评估3D纳米SPR技术的发展前景。
传统分子相互作用仪已有的市场容量
已有的市场容量是指目前已经销售的Biacore、ForteBio等仪器的综合规模，其计算公式为：
市场容量=总仪器数量（仪器单价+每年维保单价+芯片耗材使用量×芯片耗材单价）
总仪器数量=目标用户数量×渗透率×平均仪器数量，各类型目标用户的渗透率、平均仪器数量访谈调研获得，详见下表；
仪器单价：Biacore、ForteBio等主流仪器单价在-万元之间；
每年维保单价：仪器保修期普遍1—2年，超过之后每年维修保养单价在10-20万元之间；
芯片耗材使用量：芯片耗材使用主要受实验量影响，大型药企、CRO企业实验量较高，每年每台仪器需要数百张芯片。其他利用率不高的仪器每年芯片使用量一般小于张；
芯片耗材单价：芯片单价在0-元之间，CM5芯片大约0元/张，SA芯片和biotincap大约0元/张。
表4：年中国分子相互作用仪市场容量
资料来源：企业调研，蛋壳研究院年中国分子相互作用仪市场容量约27.6亿元，分子相互作用仪装机量约台。Biacore、ForteBio两大品牌占据了90%以上的市场份额。
3D纳米SPR仪器的潜在市场规模
如第二章所述，量准Xlement基于3D纳米SPR技术开发了一款新的分子相互作用仪（XlementSPR）。该仪器拥有极高的性价比，旨在实现两个目标：第一、部分替代市面上现有的Biacore、ForteBio等主流仪器；第二、提高中小型药企、高校、科研院所（之前没有仪器）的渗透率。
3D纳米SPR分子相互作用仪的潜在市场规模又有多大呢？根据量准Xlement的战略规划，蛋壳研究院预测未来三年，新仪器的替代率和渗透率，估算出XlementSPR未来三年的潜在市场规模分别为2.5亿元、4.7亿元、8.3亿元。
表5：量准XlementSPR潜在市场规模预估（亿元）
资料来源：量准Xlement，蛋壳研究院潜在市场规模=（已有仪器数量×替代率+无仪器的目标用户数量×渗透率）×（仪器单价+每年维保单价+芯片耗材使用量×芯片耗材单价）
替代率：指XlementSPR对现有仪器的替代；
渗透率：对新用户的开拓，之前没有分子相互分子作用仪的中小型药企、高校等；
仪器单价：特指XlementSPR的单价，20-30万元/台；
维修保养单价：1-2万元/年；
芯片耗材使用量：参考现有仪器的使用量；
芯片耗材单价：-0/张；
图16：未来三年XlementSPR潜在市场规模预估（亿元）
资料来源：企业调研，蛋壳研究院如果量准Xlement在年正式开始推广XlementSPR，预计首年市场规模为2.5亿元，年达到4.7亿，年达到8.3亿，年均复合增长率83%。
3.2C端市场调研分析，通用检测平台拥有22亿潜在市场空间
C端市场规模的估算与B端的核心计算公式一样：市场规模=目标用户数量×渗透率×频次×客单价。不同点在于，C端产品还未上市，渗透率和频次等数据只能基于调研作出假设，最后估算出潜在的市场规模。
C端目标用户数量
感染类目标用户中感冒患者最多，全国14亿人平均每人每年1-2次感冒，有很大的用户基数。但购买此类家用检测仪，至少以家庭为最小单位，一个家庭配备一台。据中国统计年鉴，年末我国城镇人口8.3亿人，平均家庭户规模3人/户，推算约有2.8亿户城镇家庭。
年中国新生儿万，约等于孕妇或产妇数量。另外人数较多的是慢性胃病患者，万人，艾滋病患者95.8万人。
表6：C端市场目标用户数量（万人，截止年12月）
年4月，国家癌症中心发布的报告显示，年我国新发恶性肿瘤病例.9万例，死亡约.8万人。平均每天超过1万人被确诊为癌症，每分钟有7.5个人被确诊为癌症。资料来源：蛋壳研究院
代谢类疾病患者更多，心脑血管疾病患者达到4万人（脑卒中、冠心病等，不包含高血压）。其次是慢性肝炎患者，主要包括慢性乙肝和慢性丙肝，约万人。
C端潜在市场规模
产品销售的第一步，是让目标用户知道有这个产品（普及率），这也是营销推广的作用之一。蛋壳研究院假设在未来2-3年内，新产品的普及率为8%左右。
第二步是了解这个产品的用户中有多少人愿意购买（购买率）。通过问卷调研，分别得到了不同用户的购买意愿，整体上购买率在50%左右。孕妇或产妇的购买率最高（60.8%）。
仪器单价、耗材单价、检测次数均根据调研反馈的结果，选择接受度最高的平均价格。感染类仪器耗材价格最低，其次是代谢类，肿瘤类价格最高。而且肿瘤类的检测次数也是最高的（平均每年6次），拥有较高的客单价。
C端潜在市场规模=目标用户数量×普及率×购买率×（仪器单价+耗材单价×检测次数）
表7：C端潜在市场规模约22亿元
资料来源：蛋壳研究院经计算，C端潜在市场规模约22亿元，感染类13.7亿元、代谢类7.1亿元、肿瘤类1.2亿元。其中最重要的是感冒患者和心脑血管疾病患者这两块市场。核心原因是该市场拥有非常高的患者基数。
C端目标用户购买家用无创快速检测仪的意愿度
为了得到目标用户对检测仪产品的购买意愿度，蛋壳研究院在问卷中设计了7个相关问题。下面逐一分析：
(1)如果有一款检测仪器，可以在家里用唾液检测CRP指标，辅助判断是否是新冠病毒的携带潜伏者。您愿意为家里买一台吗？（假设仪器约元，检测一次耗材成本30元）。
约40%的用户表示愿意购买，60%的表示需要综合考虑或不愿意。其担心的因素主要是认为疫情马上就会结束、不会操作仪器等。
(2)疫情结束后，当您出现感冒症状，如果家里有上述仪器（可以判断是病毒性感冒还是细菌性感冒，可以检测新冠病毒潜伏与否）。您会用它来进行居家检测吗？
在疫情结束后，52%的用户表示愿意继续使用该仪器进行居家检测，并推荐给亲朋好友。43%的用户认为还在再综合考虑该仪器的性能指标。
(3)刚怀孕的孕妇，医院做静脉穿刺测HCG来判断受精卵是否正常发育。如果有一款产品，医院HCG检查，在家里用唾液自检HCG每天的增长水平，您会考虑购买吗？
孕妇对胎儿健康的核心驱动力较强，这一项购买意愿度非常高（61%），明确表示不愿意购买的用户仅2%。
(4)如果在居住周边的药店，有一款设备具备指尖血的自检功能，医院血常规一样的检测结果（可直接用于医生开处方，医院）。就普通的感冒发烧，您愿意接受医生远程诊疗，并根据药店血常规化验单开具的处方吗？
这个问题与第2问类似，不同的是这是在周边药店做检测，医院的一致，可以直接用于医生开处方。用户愿意购买的比例大幅提高，达到64%。诊断结果能不能得到医疗机构的认可，是影响购买意愿度的重要因素之一。
(5)癌症术后复诊是必要的管理方法，如果有一款家用仪器以指尖血的方式，每周一次，让患者自行追踪癌症特征指标的发展趋势（下降，平稳或上升），提前监测复发风险。您会考虑购买吗？（假设费用在经济承受范围内）
(6)如果在社区卫生服务中心、小区物业管理处，有一款自助检测设备，可以帮助你自己或家人，自测癌症的特征指标结果（指尖血的方式，医院认可）。您愿意去使用该产品吗？（假设费用在经济承受范围内）
(7)如果有一款便携式检测仪器，可以在家里就能完成这种代谢类检测项目（慢病管理监测、患病风险评估）。您愿意购买该产品/服务吗？（假设费用在经济承受范围内）
总体来看，1—4问针对感染类产品、5—6问针对肿瘤类产品、第7问针对代谢类产品。产品推广方式分为D2C和2B2C两种模式，D2C即产品在家庭端使用，2B2C即将产品放在周边药店、社区卫生服务中心、小区物业管理处，患者再集中到这里使用。
从反馈的购买意愿度看，相比D2C模式，用户对2B2C模式的接受度更高。
购买产品主要考虑因素
为了调查用户对仪器的主要考虑因素，问卷中设计了一个多选题：“如果您要购买此类仪器，您主要考虑什么因素？（可多选）”
选项主要聚焦在仪器性能、仪器价格、操作难易、使用成本、维修保养等方面。1千份有效问卷中，一共有项答案选项（多选题）。
图26：C端用户购买产品考虑因素
用户的第一考虑因素是仪器的准确性，占比达到25%；其次才是仪器的价格和检测功能；第三考虑仪器的操作是否简单（17.7%），毕竟普通用户可能缺乏专业的医学知识；最后还考虑耗材成本、维修保养等其他问题。
四、供给端：新产品在同类竞品中拥有显著优势
第3章我们详细讨论了需求端的情况，这一章将从供给端出发，分别解析B端和C端应用场景下现有的解决方案。从产品性能、技术优势、市场策略三个维度来对比分析竞品情况。
4.1B端新一代分子相互作用仪拥有超高性价比
B端市场的分子相互作用仪，全球有近10个品牌。如美国公司GE的Biacore、ForteBio的octet、加拿大Nicoya公司的OpenSPR等。虽然它们都具有类似功能，但采用的技术原理有所不同，这也带来仪器性能和应用场景的差异。
产品性能对比
目前国内分子相互作用仪市场仍以进口产品为主。这里我们列举了最具代表性的6款产品、共计20个型号。美国3款（Biacore、ForteBio、Biosensing）、芬兰1款（BioNavis）、加拿大1款（Nicoya）、中国1款（量准Xlement）。
表8：6款分子相互作用仪性能对比
资料来源：各仪器产品手册，蛋壳研究院Biacore：分子相互作用仪的金标准
年，瑞典的BiacoreAB公司开发了首台基于SPR技术的商业化仪器——Biacore，后被GE公司收购。
图27：Biacore在售的5款产品
资料来源：GE