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      氣溶膠新冠病毒監測系統上崗冬奧會
      來源:北京日報 ?作者:劉蘇雅? 2022-01-19 09:11:20

      不挑毒株 靈敏度提升10倍

      氣溶膠新冠病毒監測系統上崗冬奧會

      氣溶膠直徑小于100微米,可以被人直接吸入肺部,是新冠肺炎病毒傳播的重要途徑之一。去年廣州發生的新冠肺炎疫情中,就出現了氣溶膠傳播現象,但當時針對氣溶膠進行新冠病毒檢測的有效手段尚未出現。

      清華大學、北京大學、中國醫學科學院病原生物學研究所、昌平實驗室等科研人員開展緊急攻關,聯合研制出公共空間生物氣溶膠新型冠狀病毒監測系統,并已在北京冬奧測試賽中成功應用。該系統能夠對存在于空氣中的生物氣溶膠進行收集檢測,靈敏度可達常規方法的10倍。

      ●實現全自動一體化檢測

      為了解決氣溶膠檢測難題,2020年10月,在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接領導下,清華大學醫學院生物醫學工程系研究員劉鵬聯合昌平實驗室、北京大學等多家單位,經過8個月的努力,順利完成了科研攻關。

      劉鵬介紹,用于公共空間的生物氣溶膠新型冠狀病毒監測系統分為兩部分:便攜式生物氣溶膠采樣器作為前端收集裝置,將在需要檢測的場所內工作,開展空氣樣本采樣;自動化全集成高靈敏病毒核酸檢測系統則設置在實驗室,分析采集到的樣本并生成檢測報告。

      此前,氣溶膠采樣器已經由北京大學教授要茂盛初步研發成功,隨后又經過多次改進升級,更加便攜易用。打開生物氣溶膠采樣器,中間是一個經過特殊設計的空腔,吸入的空氣會在其中形成“旋渦”。儀器啟動后以每分鐘超過400升的流量,將空氣氣旋引導至裝有試劑的檢測管中。

      “純空氣會被溶液彈開,但空氣中包含著的氣溶膠、灰塵等物質則會被收集。就像一顆沙粒進入水中,會迅速沉到水底。”北京大學環境學院博士生李心月介紹,該設計能實現氣體和氣溶膠的分離,讓氣溶膠在采樣管中富集。同時,收集試劑對病毒能起到滅活作用,保證收集到的病毒樣本不再具備傳染性。

      而在檢測端,劉鵬帶領團隊經過大半年的攻關,一個磁帶大小的核酸捕獲及原位擴增檢測芯片被研發出來。芯片采用全封閉設計,采集到樣本后,核酸捕獲及原位擴增濾膜可從1毫升樣本中捕獲到80%以上的病毒核酸。隨后,實驗人員只需將芯片整齊地插入分子診斷檢控一體機,儀器便可自動進行核酸擴增及分析,直接生成檢測結果,全程不需要人工參與。

      ●靈敏度提升一個數量級

      2021年4月,劉鵬和團隊帶著氣溶膠新冠病毒監測系統進入地壇醫院,開展新冠病毒樣本實地采集,對系統進行實際驗證。劉鵬團隊采集了病人的鼻咽拭子、唾液、呼出的氣體和病房中的氣溶膠樣本,并將樣本一分為二,同步進行氣溶膠檢測和常規檢測。結果顯示,兩種檢測方式的吻合度很高,且氣溶膠系統的檢出率是現有PCR體系的三倍。

      劉鵬說,氣溶膠新冠病毒監測系統能實現每毫升20拷貝的靈敏度,而常規方法需要每毫升200至500拷貝才能檢出,“可以說,檢測靈敏度比現有技術提升了一個數量級”。同時,這套系統也不挑毒株,在進行擴增檢測時,劉鵬選擇的是新冠病毒不會發生變異的保守序列,即使是最新突變的奧密克戎毒株,同樣逃不過系統的檢測。

      每臺采樣器在現場工作30分鐘,就可以采集到12立方米內的氣溶膠顆粒,再經過45分鐘的自動化一體檢測,即可得出檢測結論。從采樣開始到將最終結果反饋至防疫部門,全程不超過4小時。

      ●即將落地冬奧場館

      2021年10月起,這套系統已經在5個冬奧場館及主媒體中心等場地進行了系統測試驗證,并在冬奧測試賽上實現了348例采樣。劉鵬說,如果在檢測中發現了弱陽性或陽性樣本,實驗室將立即與防疫部門溝通,盡快啟動環境消殺及人員檢測、追蹤等一系列防疫流程。

      按照計劃,項目組將在冬奧會多個場館布置氣溶膠采樣器,并設置臨時檢測站,為冬奧會提供全面氣溶膠新冠病毒檢測保障。

      “我們的技術應用,相當于賽事防疫體系中的一環,起到補充和預警的作用。”劉鵬說,防疫體系包括了日常防控、采樣檢測、環境消殺等一系列監測手段,空氣環境檢測屬于整體防疫體系的一部分。如果在檢測中出現異常,實驗室將會及時與防疫部門溝通并采取一系列后續措施。

      劉鵬表示,開展新冠病毒監測必然是一個長期過程,他期待這套系統今后能在醫院、車站、機場等人流密集的場所落地,及時發現疫情線索。(記者 劉蘇雅)

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