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科学家应急研发气溶胶新冠病毒监测系统 40分钟内“揪出”病毒

2022-01-19 08:35 北京青年报  

北京2022年冬奥会和冬残奥会不仅是展示奥林匹克精神的重要舞台,也是展现北京国际科技创新中心建设成果的重要平台。截至目前,北京已经在冬奥场景先后测试和使用了200多项技术,涉及信息工程与软件工程、公共安全、高清视频、5G和新能源等领域,适用智慧、绿色、安全、防疫等60多个细分应用场景,已确定赛时应用70余项。其中20余项在技术先进性和应用展示度方面极具代表性。从今天起,本报将陆续呈现“科技冬奥”的这些精彩亮点。

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。目前我国防控境外输入的方法已经很有成效,但在环境传播尤其是气溶胶方面仍存在一些漏洞,即将召开的北京冬奥会更是急需典型环境中气溶胶新冠病毒的监测技术。为弥补不足,早在2020年10月,在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接领导下,清华大学联合北京大学、中国医学科学院病原生物学研究所、昌平实验室等单位的科学家开展应急攻关,开发完成了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统,按照计划,该项目将在冬奥会多个场馆布置气溶胶采集器,为冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒检测保障。

检测灵敏度是常规方法10倍

昨日,北京青年报记者在北京中关村生命科学园生物气溶胶检测实验室内见到了这套生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统,它由两部分组成: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。其中,气溶胶采集器由北京大学环境学院要茂盛团队前期开发完成,空气流量达到400升/分钟,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由清华大学医学院生物医学工程系刘鹏团队应急开发完成。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(常规方法是200拷贝/毫升);全流程分析时间小于40分钟,实现自动化和全封闭式的新冠检测。去年4月至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。

北京2022年冬奥会和冬残奥会不仅是展示奥林匹克精神的重要舞台,也是展现北京国际科技创新中心建设成果的重要平台。截至目前,北京已经在冬奥场景先后测试和使用了200多项技术,涉及信息工程与软件工程、公共安全、高清视频、5G和新能源等领域,适用智慧、绿色、安全、防疫等60多个细分应用场景,已确定赛时应用70余项。其中20余项在技术先进性和应用展示度方面极具代表性。从今天起,本报将陆续呈现“科技冬奥”的这些精彩亮点。

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。目前我国防控境外输入的方法已经很有成效,但在环境传播尤其是气溶胶方面仍存在一些漏洞,即将召开的北京冬奥会更是急需典型环境中气溶胶新冠病毒的监测技术。为弥补不足,早在2020年10月,在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接领导下,清华大学联合北京大学、中国医学科学院病原生物学研究所、昌平实验室等单位的科学家开展应急攻关,开发完成了公共空间生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统,按照计划,该项目将在冬奥会多个场馆布置气溶胶采集器,为冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒检测保障。

检测灵敏度是常规方法10倍

昨日,北京青年报记者在北京中关村生命科学园生物气溶胶检测实验室内见到了这套生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统,它由两部分组成: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。其中,气溶胶采集器由北京大学环境学院要茂盛团队前期开发完成,空气流量达到400升/分钟,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由清华大学医学院生物医学工程系刘鹏团队应急开发完成。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(常规方法是200拷贝/毫升);全流程分析时间小于40分钟,实现自动化和全封闭式的新冠检测。去年4月至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。

测试赛检测成功率100%

新的技术需要经过真刀真枪的验证才能最终上阵。北青报记者了解到,去年10月至12月,清华大学刘鹏、王建斌团队在昌平实验室的支持下,先后在首都体育馆、国家速滑馆、冰立方、五棵松冰上中心、国家体育场五个奥运场馆和主媒体中心,以及西苑宾馆、紫玉宾馆两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%。

值得一提的是,该系统在冬奥测试赛中进行了广泛应用和验证,并针对赛时的防疫条件进行了优化,贴合冬奥比赛场景的要求。通过测试赛的实操演练,该产品已经形成了完整闭环管理情形下的气溶胶新冠病毒监测操作规范,得到冬奥场馆防疫部门的认可。

将为冬奥会提供全面保障

为进一步推动该技术在北京冬奥上的应用,由北京市科委牵头,会同北京市疾控、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,共同明确了该技术的市场准入条件和使用中的安全性问题。去年8月至9月,市计量院完成了生物气溶胶采样器、自动化全集成高灵敏新冠病毒核酸检测系统(环境样本)两项产品的第三方测试和企业标准自我声明公开,具备了上市销售的条件。同时,研发团队按照专家意见在P3实验室进行了充分实验验证,证明了气溶胶采集的安全性。

北青报记者了解到,该项目经过科技冬奥的层层遴选,已被确定为科技冬奥所有场馆实施的项目之一。目前冬奥组委已经下发《北京2022年冬奥会和冬残奥会期间生物气溶胶新冠病毒监测及应对方案》,正式推进冬奥期间的气溶胶检测。按照计划,项目组在冬奥会多个场馆布置气溶胶采集器,在昌平实验室和主媒体中心设置临时检测站,为冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒检测保障。

文/本报记者 雷嘉

摄影/本报记者 崔峻

(责任编辑:孙红丽)
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