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　　冬奧場(chǎng)館用上氣溶膠新冠病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　靈敏度較常規(guī)方法提升一個(gè)量級(jí)

　　氣溶膠直徑小于100微米，傳播距離達(dá)1米以上，可被直接吸入肺部，是新冠肺炎病毒傳播的重要途徑之一。

　　為了監(jiān)測(cè)空氣中的氣溶膠，清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所、昌平實(shí)驗(yàn)室等科研人員開展緊急攻關(guān)，聯(lián)合研制出公共空間生物氣溶膠新型冠狀病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，多臺(tái)樣本采集器已在冬奧會(huì)多個(gè)場(chǎng)館“上崗”。

　　相對(duì)于常規(guī)方法，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈敏度高了一個(gè)量級(jí)。近日，記者來(lái)到北京中關(guān)村生命科學(xué)園生物氣溶膠檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，揭秘如此靈敏的設(shè)備是如何工作的。

　　30分鐘從密閉空間采集氣溶膠顆粒

　　氣溶膠是指空氣中長(zhǎng)時(shí)間懸浮的、直徑一般在100微米以下的微小顆粒物組成的系統(tǒng)，霧和霾都屬于氣溶膠。組分中包含病毒、細(xì)菌、真菌、花粉、動(dòng)植物源性蛋白等微生物的氣溶膠，被稱為“生物氣溶膠”。

　　據(jù)清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員劉鵬介紹，氣溶膠顆粒會(huì)隨著人們呼吸、打噴嚏傳到空氣中，其傳播距離達(dá)1米以上，可被直接吸入肺部，是新冠病毒傳播的重要途徑之一。

　　相較于給人做核酸檢測(cè)，給空氣做“核酸檢測(cè)”并非易事?！耙?yàn)闅馊苣z樣本體積大，空氣中的病毒載量比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于從人的咽喉直接采樣，同時(shí)，病毒RNA穩(wěn)定性差，這就要求我們的收集方法要高效，檢測(cè)方法要非常靈敏?！眲Ⅸi說(shuō)。

　　在位于北京中關(guān)村生命科學(xué)園的生物氣溶膠檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，記者見到了生物氣溶膠新冠病毒核酸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由便攜式氣溶膠采集器和一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測(cè)儀兩部分組成。

　　氣溶膠采集器由北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院要茂盛教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，外形小巧輕便，適合在熱身室、裁判室等狹小密閉空間使用，30分鐘內(nèi)可采集12立方米內(nèi)的氣溶膠顆粒，并收集到采樣管中。

　　清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生李保戴上手套，將采集管固定在采集器上，向記者演示了這一過程。生物氣溶膠采樣器中間是一個(gè)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的空腔，進(jìn)風(fēng)口吸入的空氣會(huì)在其中形成氣體“旋渦”。儀器啟動(dòng)后以每分鐘超過400升的流量，將空氣氣旋引導(dǎo)至采集管中，空氣中的氣溶膠等顆粒物會(huì)被甩進(jìn)采集管中。

　　采集管中裝有4毫升病毒滅活液，一旦氣溶膠內(nèi)含有病毒將被滅活，以保證采樣及后續(xù)檢測(cè)人員的安全。

　　病毒檢測(cè)靈敏度是常規(guī)方法10倍

　　采集完成后，輪到“一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測(cè)儀”登場(chǎng)。

　　李保用移液槍從濃縮后僅剩2毫升左右溶液的采集管中取出1毫升液體，轉(zhuǎn)入樣本管中?！笆Ｓ?毫升液體進(jìn)行樣本留存，一旦出現(xiàn)陽(yáng)性，可以進(jìn)行復(fù)檢。”樣本管被裝入芯片卡盒中，全封閉插入檢測(cè)儀檢測(cè)。

　　卡盒比手掌還小，但內(nèi)有乾坤。液體經(jīng)過卡盒下方“頭發(fā)絲”一般粗細(xì)的流道，流入清華大學(xué)劉鵬團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的核酸捕獲濾膜中，濾膜將核酸富集在一起，剩余溶液流入廢液池。核酸從裂解到捕獲的第一步就完成了。

　　第二步，清洗液也將從流道流過來(lái)，對(duì)樣本中的雜質(zhì)和濾膜進(jìn)行清洗。接下來(lái)，反應(yīng)試劑會(huì)流到濾膜的位置，對(duì)核酸進(jìn)行局部原位擴(kuò)增。通過熒光檢測(cè)器讀取，最后的數(shù)據(jù)將直接顯示在屏幕上，生成檢測(cè)結(jié)果。

　　“陰性樣本的曲線雖然會(huì)小幅波動(dòng)，但基本是平的，而陽(yáng)性樣本的曲線會(huì)呈S形上升，和陰性樣本形成明顯區(qū)分?！崩畋Ｕf(shuō)。

　　所有這一系列步驟，只需要45分鐘，全程不需要人工參與。檢測(cè)儀內(nèi)可以安裝8個(gè)芯片卡盒，同時(shí)對(duì)8個(gè)樣本進(jìn)行檢測(cè)，提高檢測(cè)效率。

　　檢測(cè)儀采用微流控平臺(tái)結(jié)合新型核酸提取與擴(kuò)增技術(shù)，使新冠病毒的檢測(cè)靈敏度達(dá)到20拷貝/毫升，比常規(guī)方法靈敏10倍。

　　20拷貝每毫升是什么概念？劉鵬舉例解釋，新冠病毒檢測(cè)會(huì)采集咽拭子，檢測(cè)試管溶液中病毒的濃度。使用常規(guī)的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法進(jìn)行檢測(cè)，需要每毫升有200-500個(gè)病毒才能檢測(cè)出來(lái)。使用氣溶膠病毒檢測(cè)儀，靈敏度達(dá)到每毫升20個(gè)病毒，是常規(guī)方法的10倍，提升了一個(gè)量級(jí)。

　　8個(gè)月完成緊急研發(fā)

　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)難度大，但過程只用了8個(gè)月。

　　2020年10月，清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所、昌平實(shí)驗(yàn)室等科研人員開展緊急攻關(guān)，聯(lián)合研制公共空間生物氣溶膠新型冠狀病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　李保至今記得那段“很拼”的日子?！拔液蛶熜掷钌辛刈鰧?shí)驗(yàn)做到凌晨1、2點(diǎn)是常態(tài)，劉鵬老師周末和節(jié)假日也幾乎不休息。一有數(shù)據(jù)結(jié)果，我們經(jīng)常大半夜就討論起來(lái)?！?/p>

　　2021年4月，系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)際驗(yàn)證。劉鵬團(tuán)隊(duì)帶著氣溶膠新冠病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入地壇醫(yī)院，開展新冠病毒樣本實(shí)地采集。他們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，同步進(jìn)行氣溶膠檢測(cè)和常規(guī)檢測(cè)。超過100例樣本的臨床測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果顯示，系統(tǒng)陽(yáng)性檢出率達(dá)到現(xiàn)有實(shí)時(shí)熒光定量PCR體系檢出率的三倍。

　　為了推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)在北京冬奧上的應(yīng)用，北京市科委組織專家對(duì)技術(shù)進(jìn)行論證。研發(fā)團(tuán)隊(duì)按照專家意見在P3實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了氣溶膠采集的安全性。

　　用于冬奧賽事防疫 起到預(yù)警作用

　　在正式“上崗”冬奧會(huì)之前，系統(tǒng)已經(jīng)在制冰期和冬奧測(cè)試活動(dòng)中顯露身手。

　　2021年10月起，系統(tǒng)陸續(xù)在首都體育館、五棵松冰上中心、國(guó)家速滑館、“水立方”、國(guó)家體育館和主媒體中心等場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試與應(yīng)用。據(jù)劉鵬介紹，為確保生物安全，團(tuán)隊(duì)采用了負(fù)壓帳篷加生物安全柜的模式，兼顧時(shí)效性和安全性。截至2021年12月初，共檢測(cè)348例氣溶膠標(biāo)本，證明了氣溶膠檢測(cè)的可行性。

　　冬奧期間，預(yù)計(jì)有100多臺(tái)樣本采集器將在冬奧會(huì)多個(gè)場(chǎng)館“上崗”，臨時(shí)檢測(cè)站也將設(shè)置多臺(tái)檢測(cè)儀。從采樣到接樣運(yùn)輸再到檢測(cè)出結(jié)果，整個(gè)過程將不超過4個(gè)小時(shí)。

　　“我們的技術(shù)應(yīng)用，相當(dāng)于整個(gè)防疫體系中的一環(huán)，起到補(bǔ)充和預(yù)警的作用?！眲Ⅸi介紹，如果在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)了弱陽(yáng)性或陽(yáng)性樣本，實(shí)驗(yàn)室將立即與防疫部門溝通，盡快啟動(dòng)環(huán)境消殺及人員檢測(cè)、追蹤等一系列防疫流程。

　　聲 音

　　截至目前，在冬奧場(chǎng)景先后測(cè)試和使用了200多項(xiàng)技術(shù)，已確定賽時(shí)應(yīng)用70余項(xiàng)，其中20余項(xiàng)在技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用展示度方面極具代表性。

　　目前，新冠肺炎疫情在全球仍未得到完全遏制，科學(xué)防疫成為辦好這屆冬奧會(huì)的重要前提。我們通過組織科技防疫技術(shù)攻關(guān)、專家論證、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等形式，在體溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境消毒、病原體檢測(cè)等環(huán)節(jié)，推進(jìn)多項(xiàng)技術(shù)成果應(yīng)用，切實(shí)發(fā)揮科技對(duì)北京冬奧會(huì)疫情防控的支撐作用，全力保障賽事安全?！　　本┦锌莆⒅嘘P(guān)村管委會(huì)冬奧專班負(fù)責(zé)人 楊鵬宇

　　新京報(bào)記者 張璐