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十四年前见证北京奥运火炬传递,如今挂帅攻关冬奥硬核科技-凯发k8旗舰厅

2022-01-28 08:38

来源标题:十四年前见证北京奥运火炬传递,如今挂帅攻关冬奥硬核科技

一声咳嗽、甚至一次呼吸,新冠病毒就会从体内钻出,形成微小的颗粒,在空气中久久悬浮。这被称作气溶胶的悬浮物,肉眼根本看不见,却是刘鹏和一众科研人员紧急攻关的战场。

气溶胶是新冠病毒传播的重要途径之一,可被人直接吸入肺部。作为清华大学医学院生物医学工程系研究员,刘鹏与他的团队花了8个月,研制出一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪,配合北京大学环境学院要茂盛团队前期开发的气溶胶采集器,组成一套生物气溶胶新冠病毒核酸监测系统。

这套系统将上阵北京冬奥会场馆。45分钟内,实现新冠病毒的自动化检测,比常规方法灵敏10倍,助力冬奥精准防疫。

“最灵敏”的病毒探头

在北京昌平的实验室,清华大学医学院博士后李尚霖向记者展示了这一整套仪器是如何操作的。从病毒裂解、核酸提取、扩增、荧光检测等,所有步骤都在这个机器里自动完成,并能同时检测8个样本。

在此之前,人们已经掌握了人与物表的新冠病毒检测方法,但空气中新冠病毒的检测一直是个难题。“一方面是气溶胶的采集,另一方面就是灵敏度。病毒一旦扩散到流动的空气中,浓度就会变得非常低,这样低浓度的新冠病毒去做检测是非常困难的。”李尚霖说。

“拷贝每毫升”是一定体积内病毒的数量单位,一定空间内数量越少的病毒都检测出来,代表灵敏度越高。目前市面上的新冠病毒检测试剂盒,灵敏度一般在500个拷贝每毫升,性能比较好的,可以达到200个拷贝每毫升,而气溶胶检测仪直接提升了一个量级——每毫升只有20个拷贝的病毒,都能检测出来。在全球这类一体化检测仪中,还没有超越这一数字的。

刘鹏介绍,随着新冠病毒变种的增加,疫情传播力越来越强。通过空气、特别是气溶胶的传播,已经越来越成为病毒传播的主要途径。而这款仪器,检测的是病毒的保守序列,即不会发生变异的部分。因此,不管毒株如何变化,都能被敏锐识别。即使是最新的奥密克戎,也无处遁形。

8个月的背后,是多年基础研究的铺垫

刘鹏第一次接到研发任务的电话是在2020年10月,这是在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接领导下的应急攻关项目。尽管压力在身,但他几乎没有犹豫,就答应了下来,“心里还是有底的”。

彼时定下的项目周期只有不到一年的时间,并要求每两周汇报一次进度。

各个环节都在争分夺秒地加速。2020年10月领下任务,2021年4月,进入地坛医院实地采集样本,6月完成临床实验。7月到9月,完成技术转化、应用论证、批量投产。10月开始,应用于冬奥测试赛中。

实际的研发仅用了8个月。人们惊诧于这一成果用时之短。殊不知,8个月的背后离不开多年基础研究的铺垫。

检测仪所涉及的一些核心技术,正是刘鹏团队长久以来的研究领域。因此,在开展项目之初,他们就确定了一个较为清晰的研究路线。实际的研究,就是一步步把构思落实的过程。

清华大学凯发注册手机版官网上显示,刘鹏“以微流控技术为支点,变革分子诊断和药物筛选评估”。他曾开发了世界第一台用于司法鉴定dna分型检测的高性能微型全分析系统,及其配套的检测设备和试剂。公安系统所使用的——我国独立自主的全集成法医dna检验仪,也是他研发的,而这经历了近8年的攻关。

“科学研究来不得半点虚假,也不是一蹴而就的,是需要踏踏实实、长时间的积累完成的。”刘鹏说,如果没有前面这么多年的积累,面对后来的新冠疫情,也很难如此快地做出这些新的工作。2020年初,疫情爆发,刘鹏与清华大学另外两位研究员白净卫、李寅青在三四个月的时间里,开发了用一体化自助式新冠病毒核酸检测卡盒。

正是长期在基础性工作上的钻研,给了刘鹏揭榜挂帅的勇气。

冬奥硬核科技背后的年轻人

刘鹏所率领的团队,都是90后的年轻人。李尚霖是学生里的大师兄。李尚霖回忆,接到任务时,小组只有4名学生,他们每天几乎有12个小时都泡在实验室里,没有周末。实在累得熬不动了,就让自己睡个懒觉,下午再接着做实验。2021年的春节,也是在学校里度过的。

研发过程并非一帆风顺,大量的技术细节需要继续攻关。仪器要经过反反复复的精巧设计,一个微流体管道的宽度就要计算数十次,不断优化仪器的灵敏度和稳定性。

到了后期,学生们还担起研究员之外的各类角色:招聘实验员、做培训、制定检测规范。好在这个项目,有北京大学要茂盛教授和黄岩谊教授、中国医学科学院病原生物学研究所任丽丽研究员、昌平实验室的共同助力,并通过北京工匠生物科技有限公司、北京梓晶生物科技有限公司顺利投产,让科技防疫的构想落地成型。

2021年10月-12月,检测仪在首都体育馆、国家速滑馆等5个奥运场馆、2家签约酒店、以及主媒体中心得到应用和验证。

在李尚霖心里,这个项目有着沉甸甸的份量。测试赛前,李尚霖的父亲意外去世,他赶回老家甘肃,仅7天后,又立即投入岗位中来,保障了项目在测试赛中按时开展。他是项目的主力成员。

测试赛期间,共采集、检测了348例标本,检测成功率100%。团队还针对赛时的防疫条件进行相应优化,以贴合冬奥比赛场景的要求。

目前,冬奥组委会已经下发《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》。刘鹏团队研发的这项技术将作为赛事防疫体系中的一环,起到预警的作用——从采样到把最终结果反馈至防疫部门,全程不超过4小时。

2022年的第一天,刘鹏还奔波在去往冬奥会主媒体中心的路上。3天后,那里将正式进入赛时闭环管理。

刘鹏此前没有想过,这项技术能被用在冬奥会中。奥运之于刘鹏,是一种特殊情结。2008年,还是海外留学生的他,在旧金山见证了北京夏季奥运会的火炬传递。14年后,奥运圣火再次来到北京,刘鹏已成为一名归国科研人员。他用亲自研发的技术,为祖国再次举办的这场奥运盛会,贡献科技力量。

责任编辑:马剑(qz0014)

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