俄发明细菌和病毒“扫描仪” 今年秋季可在地铁和机场安装

《透视俄罗斯》特约记者 阿列克谢·莫斯克

新仪器能够分析空气中的病原体。这款名为Trigger-BIO的仪器可以全天候工作,无需人工干预。它能在几秒钟内确定周围空气中是否存在致病性病毒、细菌或毒素。该仪器能识别的病原体达86种,其中包括新冠肺炎病毒。虽然识别速度快,但仪器的识别精度并不比实验室分析的精度低。俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院(MEPhI)代表日前发表了雄心勃勃的声明,他们根据俄卫生部的订单开发出这款新仪器。开发并测试全球首款注册的新冠肺炎病毒疫苗“卫星-V”的机构加马列亚流行病学和微生物学国家研究中心对此持乐观态度,在该中心通过了对病毒和细菌“扫描仪”的测试。

“扫描仪”如何工作

仪器采集空气样本,使用可以发出荧光的物质对其产生作用。科学家使用色氨酸(一种氨基酸)和NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)。Trigger-BIO1分钟内能检测27升空气,确切地说是生物气溶胶——带有有生命活性颗粒和无生命活性颗粒的气体混合物。使用波长为280纳米和365纳米的发光二极管对每一份空气样本进行辐射。仪器用这种方式进行光谱分析,获取进入其视场的每一个颗粒的信息。由被辐射的颗粒生成一定的信号,仪器通过数据库进行验证。如果与已知病原体的信号相符,就会记录检测到了有害物质。

是否有类似产品

世界上有许多可以实时测试周围环境空气的仪器,像Trigger-BIO这样使用荧光的仪器有美国的UV-APS、WIBS、英国的MBS、德国的SIBS和瑞士的Rapid-E。也有使用其他技术的仪器,如质谱分析技术。这种仪器使用激光对空气进行照射,可以瞬间确定空气中物质的分子成分。还有一种技术是激光诱导击穿光谱技术(LIBS),即使用激光激起的火花将空气样本变成微等离子体,分解颗粒,从而确定其化学成分。还有一种类型的仪器基于所谓的拉曼光谱工作。在这种情况下,被检测的物质不会被破坏。该仪器通过与特定波长的光束接触后发生的反射来判断其性质。

还有些空气测试仪能够对有害物质的DNA做出反应。它们使用的是一种名为聚合酶链反应的技术。这种技术可以增加空气样本中所需物质的基因浓度。因此,这种仪器对病原体(如传染病的病原体)非常敏感。

这些有害物质检测仪器的问题在于它们主要适用于检测细菌和真菌感染。它们检测病毒的能力要低得多——这一点已被研究证实。主要原因是这些仪器的体积小,遗传信息量不足。

仪器会更有效地检测病毒吗

目前还很难有把握这样说,因为Trigger-BIO还没有官方文件。病毒的直径20纳米-500纳米不等,因此,仪器必须要对这种大小的颗粒敏感。新冠肺炎病毒(COVID-19)的病原体SARS-CoV-2的直径约为100纳米。进行测试的科学家认为,新仪器的有效性会与在专业生物实验室中进行的测试相当。加马列亚中心转化生物医学实验室主任阿尔焦姆·特卡楚克(Artem Tkachuk)表示,通过使用多个可以进行精确特定分析的独立模块可以实现这一点。

由于同时使用两种荧光物质,Trigger-BIO的有效性也得到提高。国立核能研究大学莫斯科工程物理学院电子学、自旋电子学和光子学系副教授根纳季·科特科夫斯基(Gennadiy Kotkovskiy)认为,通过使用单光子计数法由被辐射的颗粒生成信号,这样可以将仪器的敏感度提高10倍。

实践中如何使用

Trigger-BIO能够大幅推动在人群大规模聚集地进行快速诊断的发展。在新冠肺炎疫情的背景下,全球所有国家政府都面临这个问题,现有的检测方式不是很有效。研究表明,遥测体温并不能切实可靠地显示被测人员是否感染新冠肺炎病毒。

加马列亚中心表示,10月将开始在俄罗斯各大城市的地铁和机场安装该仪器。尽管仪器尺寸不大——不到6公斤,却可覆盖约100平方米的面积,可以直接将其接入中央通风系统。▲

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