钟南山团队新突破：咽拭子采样智能机器人、IgM 检测试纸、恒温扩增芯片

互推小编 2024-03-12

钟南山团队与沈阳自动化研究所联合紧急研发的“咽拭子采样智能机器人项目”完成研发，并在首期临床试验中实现对受试者的有效采样且采样力度均匀，取得阶段性进展。

近日，钟南山院士还分享了其团队最新研究成果：两种针对新型冠状病毒感染的检测方法，分别为针对新型冠状病毒感染对快速免疫球蛋白 M（IgM）检测试纸，以及恒温扩增芯片。

智能机器人：避免医务人员感染，保证检测质量

据了解，目前新冠病毒感染主要的检测手段是核酸检测。新冠肺炎的确诊需要 2 次阳性检测结果，患者康复出院需要 3 次阴性检测结果，期间还需要多次例行生物样本检测。

而采集咽拭子是采样的主要方法。这一操作看似简单，然而很可能导致医务人员遭遇交叉感染。

收集咽拭子，需要患者摘下口罩并抬起头，由医务人员面对患者的气道，将棉签伸进患者喉咙，擦拭扁桃体甚至更深部位。在此过程中，因采集动作直接刺激咽部，很可能引发患者咳嗽，这会产生大量带有病毒的飞沫及气溶胶，且喷溅方向正对医务人员面部。经呼吸道飞沫和密切接触传播是新型冠状病毒感染的主要传播途径，因此，有“患者一咳嗽，医生抖三抖”的说法。

此外，咽拭子采集的正确性和检测结果密切相关，因医务人员水平差异、采集操作不规范，咽拭子质量存在差异，可能造成假阴性，影响诊断结果。

“咽拭子采样智能机器人项目”正是针对以上问题开启的项目。钟南山院士团队提出了如何解决新冠病毒患者生物样本采集交叉感染、保证采样质量的方案，和沈阳自动化研究所联合提出了智能化机器人咽拭子采样的解决方案。

除夕（1 月 24 日）后，广州医科大学附属第一医院广州呼吸健康研究院马上启动防疫应急研发项目，成立了由李时悦教授牵头的科研小组，并联合沈阳自动化所刘浩教授团队进行研发。春节期间，团队连续工作，由团队成员亲自充当人体受试者开展人体试验研究。经过机器人图质构建、机器人定型组件制造、系统构建、初步组装、通过科研伦理审查、后期组装、第一阶段测试等一系列工作，新型智能化咽拭子采样机器人宣告联合研发完成。

新型智能化咽拭子采样机器人系统由蛇形机械臂、双目内窥镜、无线传输设备和人机交互终端构成，可以轻柔、快速地完成咽部组织采样任务。

2 月 28 日，该机器人开始在广州医科大学附属第一医院接受受试者检测，目前已开展首期 20 例受试者临床试验，采集样本 80 份。检测结果显示，机器人咽拭子采样的一次成功率大于 95%，能够利用低于医务人员平均操作力量实现有效的采样，且采样力度均匀，受试者咽部均无红肿、出血等不良反应。3 月 8 日，团队首次为确证阳性病人进行机器人咽拭子采样试验。

快速免疫球蛋白 M（IgM）检测试纸：提升筛查效率

在首届新冠肺炎多学科线上论坛上，钟南山院士分享了团队研究出的两种针对新型冠状病毒感染的新型检测方法，分别为针对新型冠状病毒感染对快速免疫球蛋白 M（IgM）检测试纸，以及恒温扩增芯片。

其中，快速免疫球蛋白 M（IgM）检测试纸可以作为核酸检测的补充，是经过对 72000 个病例研究而开发出，原理是通过测流式免疫层析法实现检测。

据了解，IgM（Immunoglobulin M）指血清中的免疫球蛋白 M，是人体受病毒刺激后最早出现的抗体。在患者感染 7 天后或是出现症状 3 到 4 天后，即可检出 IgM，持续时间较短。因此，IgM 成了医务人员判断患者是否被病毒急性或近期感染发重要指标。

IgM 检测试纸的优点有检测速度快、采样简单，可提高筛查效率。与核酸检测不同，核酸检测需要咽拭子采样，而 IgM 检测则是通过采集患者指尖血完成，血清、血浆、全血均可以成为样本来源，操作更简便，交叉感染风险小。

检测速度上，基于 IgM 检测的试纸条技术可以即时检测，检测时间可缩短至 15 分钟，提升了检测效率。

不仅如此，采用 IgM 检测试剂盒不需要借助其他仪器设备即可完成检测，大大降低了新冠肺炎鉴别的门槛。

实际上，IgM 抗体检测在鉴别病毒感染上一直以来都是必要且常规的实验室检查手段。艾滋病毒、丙肝病毒等都可以通过检测病毒刺激机体后产生的血清抗体来辅助诊断。

这次公布的 IgM 检测试纸将提升排查疑似病例的效率。一旦检测结果为阴性，被隔离的疑似病例和大量密切接触者可以被快速排除感染，这对他们回到正常的生活有巨大的帮助，也能节约隔离消耗的人力物力。

恒温扩增芯片：鉴别流感与新冠肺炎

恒温扩增芯片则是用于鉴别新冠病毒和 A、B 型流感，以及现存其他病毒的区分。

此前，钟南山院士曾强调：美国现在流感大流行，中国也有流感与新冠肺炎混合感染的情况，鉴别流感和新冠肺炎是当务之急。恒温扩增芯片正是针对此需求推出的检测法。

据介绍，该方法仅需和缓冲液一起完全破碎，然后进行上样，即可同步对多个患者进行检测，以此对新冠病毒和 A、B 型流感，以及现存的其他病毒进行区分。

论文《恒温扩增芯片法在下呼吸道病原体检测的临床价值》指出：“恒温扩增芯片法的特点是针对靶基因的 6 个区域设计 4 对特异性物，利用链置换 DNA 聚合酶（Bst DNA 聚合酶）在恒温条件下（65°C 左右）经过非循环起始阶段、环扩增阶段、循环延伸阶段，最终形成一系列有多个靶 DNA 反向重复序列串联的不听大小的产物，不需要模板的热变形、温度循环、电泳及紫外观察等步骤，整过程 15-60 min 即可完成。”

该检测法的特点有简单快速、不易污染、试剂耗量低等。此前，恒温扩增芯片还曾在其他呼吸道疾病的诊疗中得到过应用。

对此，钟南山院士强调，“明确的诊断对排查疑似病例非常重要。”新型检测方式的补充和完善，将对新冠肺炎的排查起到关键作用。

随着国内疫情逐步得到控制，相关检测、鉴别和治疗的方法已经从研发迈向应用阶段，为疫情防控的顺利实施起到了决定性作用。其中，钟南山团队发挥了重要作用，例如咽拭子采样智能机器人、IgM 检测试纸及恒温扩增芯片，从多方面出发，提出了有针对性的解决方案，也为其他研发团队提供借鉴，其意义不言而喻。

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