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(fā)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(yī)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(lián)合研制出公共空間生物氣溶膠新型冠狀病毒監(jiān)測系統(tǒng),，并已在北京冬奧測試賽中成功應用。該系統(tǒng)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(guī)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(yī)學院生物醫(yī)學工程系研究員劉鵬聯(lián)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(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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,?！北本┐髮W環(huán)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(fā)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(jiān)測系統(tǒng)進入地壇醫(yī)院，開展新冠病毒樣本實地采集,，對系統(tǒng)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(guī)檢測,。結果顯示，兩種檢測方式的吻合度很高,，且氣溶膠系統(tǒng)的檢出率是現有PCR體系的三倍,。

　　劉鵬說，氣溶膠新冠病毒監(jiān)測系統(tǒng)能實現每毫升20拷貝的靈敏度,，而常規(guī)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)已經在5個冬奧場館及主媒體中心等場地進行了系統(tǒng)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(fā)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(huán)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(huán),，起到補充和預警的作用?！眲Ⅸi說,，防疫體系包括了日常防控、采樣檢測,、環(huán)境消殺等一系列監(jiān)測手段,，空氣環(huán)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(xù)措施,。

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