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检测试剂盒是否充足以及是否有效，是新冠肺炎疫情下防控工作中极为关键的一环。一项发表在《自然》杂志上的研究认为，“60% 的新冠病毒感染者可能会表现出无症状或者症状轻微”，如果这些患者未能及时接受检测，将会导致更多人感染，不利于疫情防控工作的开展。 可见，对于防控一场突如其来的疫情，如何设计和制备快速、低成本、简易适用的患者核酸检测芯片，进一步提升准确率和 “假阴性” 特异性，是实现疫情防控和诊治工作最关键的一环。 针对新冠病毒的快速、精准检测需求，北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心和生医学院青年千人常凌乾教授团队用两周的时间，成功研制出快速、高灵敏度的多参数新型核酸检测芯片，以核酸恒温扩增检测技术为关键技术，结合多参数检测微孔器件，同时开展新型冠状病毒快速核酸检测、患者快速筛查模型构建等相关检测技术研究。 常凌乾对 DeepTech 表示，“现在医院内普遍使用 PCR 法，这种方法的缺点是检测速度比较慢，可能 2 天、甚至 3 天才能得出结果，使用恒温扩增法可以解决这一问题。” PCR 法是如今医院内使用最多的方式，分为荧光定量 PCR 和数字 PCR。主要原理是，温度变化会导致病毒与检测试剂中的引物结合，进而实现扩增，扩增之后就会出现颜色变化，可以基于此来判断样本中病毒的含量是多少。但其成本很高，一台荧光定量 PCR 检测仪器，成本大概在 30-50 万，而数字 PCR 检测仪器更是有 100-200 万以上，受价格的限制，这类仪器只能放在医院内或者核心实验室内使用，而不能用于快速现场检测。 而恒温扩增法则不同，它最大的一个优点在于它不需要贵重的仪器，它可以进行快速的现场检测。其原理为，研究人员在选取特异性 DNA 片段之后，会在目标 DNA 片段的周围选几个不同的引物区域，用这几个引物区域的基因序列作为待测的 DNA 序列，然后再去合成可以与它一一配对的底物的溶液。当被检测的病人样本与检测溶液混合以后，如果目标 DNA 序列可以与溶液中提前设计好的引物全部配对，就会实现扩增，研究人员根据扩增后的显色反应，对检测结果进行判断。 “我们这种低成本的、具有聚合物微孔阵列的芯片，每个孔都可以作为反应的区域，可以在整个芯片上做几十到上百种检测。” 常凌乾说。  图 | 多参数核酸恒温扩增检测器件设计相比市面上现有技术，该器件基于核酸恒温快速检测关键技术，确定了 6 条引物，该芯片在新冠病毒检测中具有快速检出（90%）、假阴性特异性（  图 | 快速检测芯片系统对新冠病毒的扩增和检测结果 此外，该芯片不仅为新型冠状病毒的即时快速检测提供了高效的工具和技术手段，还可以推广应用于其他多种病毒、细菌的检测和研究，有望为传染性流行病的检测提供传感器技术及系统解决方案新手段。 “可以检测很多，主要取决于你怎么去设计引物。只要设计好不同的引物，就可以去测不同的病毒，比如我们可以在同一个芯片上同时检测疟疾、SARS、 MERS 和 H1N1 等，只要是可以体现出特异性结合位点信息的基因片段，就可以根据设计出的检测引物来进行检测。” 常凌乾说。 “假阴性” 问题是新冠病毒检测工作的难题之一。对此，常凌乾认为，造成 “假阴性” 问题主要有两点原因，第一点可能是出院前的检测不准确，也就是说患者本身并没有被治愈，只不过是相关数值下降了，由于检测试剂的灵敏度而导致检测结果为阴性，这应该是最主要的原因；另一点是，有可能病毒出现了变体，导致它的序列发生了变化，进而导致检测结果不准确，但目前来看，这种情况的可能性很小，病毒变异还不是导致检测结果不准确的主要原因。 “未来我们应该结合生物医学的微纳米技术，研发以核酸抗体为目标的类似于传感器技术或者单细胞单分子的分析技术，然后做现场的快速检测，研发具有高灵敏度、快速简易的检测系统，而且整个方向肯定是要以产业转化和实际临床市场应用为导向。” 常凌乾表示。 |
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