作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/20 12:58:10
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气溶胶新冠病毒监测:助力疫情防控更快更高效

 

 

通过一个“热水壶”形状的便携式气溶胶采集器,快速采集气溶胶样品后,送入到一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪,进行检验后仪器报告样品的检测结果,整个流程不到45分钟就完成了。

这是清华大学医学院研究员刘鹏向《中国科学报》介绍的“科技冬奥”专项——“生物气溶胶新型冠状病毒监测技术”成果。

在境外病例输入引发的疫情传播中,通过环境传播如气溶胶和物体表面是非常重要的传播途径。因此,对典型环境中的气溶胶进行新冠病毒监测,可弥补现有疫情防控策略的不足,对保障冬奥会的顺利召开、做好疫情安全保障具有重要意义。

在北京市科委、中关村管委会的支持下,自2020年10月以来,清华大学医学院刘鹏、生命学院王建斌、药学院白净卫联合北京大学要茂盛和黄岩谊、中国医学科学院病原生物学研究所任丽丽和昌平实验室等,承担了北京市“科技冬奥”专项任务,针对新冠疫情发展的新趋势和新挑战开展应急攻关,开发完成了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统。

刘鹏介绍,生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统由便携式气溶胶采集器和一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪两部分组成。

其中,气溶胶采集器由北京大学环境学院要茂盛团队开发完成。该采集器空气流量达到400L/min,颗粒收集切割点为0.58微米,病毒富集效率高,为国内同类产品最高;一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪则由刘鹏团队开发完成。

该系统采用微流控平台结合新型核酸提取与扩增技术,使新冠病毒的检测灵敏度达到20拷贝/毫升,比常规qPCR方法灵敏10倍,而常规方法是200拷贝/毫升。

“也就是说,常规方法在检测时,需要每毫升样品中至少有200个病毒,而采用我们的系统,样品中只要有20个病毒,就可以检测出来。”刘鹏表示。

此外,该系统相对传统检测方法,还具有高效性特点。刘鹏介绍:“该系统检测时,全流程分析时间小于45分钟,可实现自动化和全封闭式的新冠检测。”

2021年4-7月期间,该系统在北京地坛医院进行了超过100例样本的临床测试验证,测试结果显示该系统阳性检出率达到现有实时荧光定量PCR体系检出率的三倍。

为了进一步推动该技术在北京冬奥会上的应用,由北京市科委、中关村管委会牵头,会同北京市疾控中心、市药监局、市场监督管理局、市计量院等单位和各方面的专家学者,明确了该技术的市场准入条件和使用中的安全性问题。

2021年8-9月,北京市计量检测科学研究院完成了生物气溶胶采样器和一体化高灵敏新冠病毒核酸检测系统两项产品的第三方测试,明确该系统具备了上市销售的条件。

在此基础上,在2021年10月-12月期间,研究团队先后在首都体育馆和国家速滑馆等5个奥运场馆、主媒体中心,以及西苑宾馆、紫玉宾馆2家签约酒店进行了气溶胶采样和检测工作。测试赛期间共采集和检测了348例标本,检测成功率100%。

“该系统在冬奥测试赛中进行了广泛的应用和验证,并针对赛时的防疫条件进行了相应的优化,贴合冬奥比赛场景的要求。”刘鹏表示,本项目已被确定为“科技冬奥”可实施的项目之一,将为冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒监测保障。

科研人员在演示仪器工作流程。郑金武摄

 
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