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(xiàn)了氣溶膠傳播現(xiàn)象,，但當(dāng)時(shí)針對氣溶膠進(jìn)行新冠病毒檢測的有效手段尚未出現(xiàn),。

　　清華大學(xué)、北京大學(xué),、中國醫(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)測系統(tǒng),，并已在北京冬奧測試賽中成功應(yīng)用,。該系統(tǒng)能夠?qū)Υ嬖谟诳諝庵械纳餁馊苣z進(jìn)行收集檢測，靈敏度可達(dá)常規(guī)方法的10倍,。

實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(lǐng)導(dǎo)下,，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系研究員劉鵬聯(lián)合昌平實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)等多家單位,，經(jīng)過8個(gè)月的努力,，順利完成了科研攻關(guān)。

　　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(nèi)工作，開展空氣樣本采樣,；自動(dòng)化全集成高靈敏病毒核酸檢測系統(tǒng)則設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室,，分析采集到的樣本并生成檢測報(bào)告。

　　此前,，氣溶膠采樣器已經(jīng)由北京大學(xué)教授要茂盛初步研發(fā)成功,，隨后又經(jīng)過多次改進(jìn)升級，更加便攜易用,。打開生物氣溶膠采樣器,，中間是一個(gè)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的空腔，吸入的空氣會(huì)在其中形成“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)至裝有試劑的檢測管中。

　　“純空氣會(huì)被溶液彈開,，但空氣中包含著的氣溶膠,、灰塵等物質(zhì)則會(huì)被收集。就像一顆沙粒進(jìn)入水中,，會(huì)迅速沉到水底,。”北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士生李心月介紹,，該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)氣體和氣溶膠的分離,，讓氣溶膠在采樣管中富集,。同時(shí)，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(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大半年的攻關(guān),，一個(gè)磁帶大小的核酸捕獲及原位擴(kuò)增檢測芯片被研發(fā)出來,。芯片采用全封閉設(shè)計(jì)，采集到樣本后,，核酸捕獲及原位擴(kuò)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(shí)驗(yàn)人員只需將芯片整齊地插入分子診斷檢控一體機(jī),，儀器便可自動(dòng)進(jìn)行核酸擴(kuò)增及分析,，直接生成檢測結(jié)果，全程不需要人工參與,。

靈敏度提升一個(gè)數(shù)量級

  2021年4月,，劉鵬和團(tuán)隊(duì)帶著氣溶膠新冠病毒監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)入地壇醫(yī)院，開展新冠病毒樣本實(shí)地采集,，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證,。劉鵬團(tuán)隊(duì)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(jìn)行氣溶膠檢測和常規(guī)檢測,。結(jié)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(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)提升了一個(gè)數(shù)量級”。同時(shí),，這套系統(tǒng)也不挑毒株,，在進(jìn)行擴(kuò)增檢測時(shí)，劉鵬選擇的是新冠病毒不會(huì)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(xiàn)場工作30分鐘，就可以采集到12立方米內(nèi)的氣溶膠顆粒,，再經(jīng)過45分鐘的自動(dòng)化一體檢測,，即可得出檢測結(jié)論。從采樣開始到將最終結(jié)果反饋至防疫部門,，全程不超過4小時(shí),。

即將落地冬奧場館

  2021年10月起，這套系統(tǒng)已經(jīng)在5個(gè)冬奧場館及主媒體中心等場地進(jìn)行了系統(tǒng)測試驗(yàn)證,，并在冬奧測試賽上實(shí)現(xiàn)了348例采樣,。劉鵬說，如果在檢測中發(fā)現(xiàn)了弱陽性或陽性樣本,，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、追蹤等一系列防疫流程,。

　　按照計(jì)劃,，項(xiàng)目組將在冬奧會(huì)多個(gè)場館布置氣溶膠采樣器，并設(shè)置臨時(shí)檢測站,，為冬奧會(huì)提供全面氣溶膠新冠病毒檢測保障,。

　　“我們的技術(shù)應(yīng)用，相當(dāng)于賽事防疫體系中的一環(huán),，起到補(bǔ)充和預(yù)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(xiàn)異常,，實(shí)驗(yàn)室將會(huì)及時(shí)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(gè)長期過程,，他期待這套系統(tǒng)今后能在醫(yī)院,、車站、機(jī)場等人流密集的場所落地,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)疫情線索,。