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我国学者利用机器人采样器现场监测新冠病毒气溶胶
2020年10月23日    作者: 化学科学部    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金专项项目(项目资助号:22040101)和国家杰出青年科学基金(项目资助号:21725701)等资助下,我国学者在新冠病毒气溶胶监测方面取得重要进展。相关研究成果以“Breath-, air- and surface-borne SARS-CoV-2 in hospitals”(医院环境呼出气、空气及物体表面的新冠病毒监测)为题,于2020年10月15日发表在Journal of Aerosol Science(《气溶胶科学》)(https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2020.105693)。

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图1.(上)医院环境新冠患者呼出气、空气中新冠病毒监测;(下)机器人采样器在医院监测新冠病毒

目前新冠肺炎仍在全球流行,医院面临着前所未有的挑战,在医疗环境空气、物体表面和地面都检测到了新冠病毒。在过去十个多月中,虽然对新冠肺炎获得了大量有用的信息,但对其气溶胶传播途径仍然存在争议。此外,虽有研究指出患者初期通过呼吸排放大量的病毒,而对于咽拭子转阴的患者,是否通过呼吸对环境造成潜在污染,再次传播疫情,是当前新冠疫情的棘手问题之一。

今年2月底3月初,北京大学环境科学与工程学院要茂盛教授团队与江苏省疾病预防与控制中心朱宝立主任、周连副主任医师团队对武汉四家医院开展了对拟出院新冠患者呼出气在环境空气、物体表面等的新冠病毒监测。团队共招募了10名新冠患者(9名咽拭子连续转阴)和4名非新冠呼吸系统感染者,并收集了这些感染者的呼出气冷凝液。利用核酸扩增(RT-PCR)方法检测到拟出院新冠患者(咽拭子连续转阴)中有两名患者呼出气中含有新冠病毒,通过呼吸每小时排放病毒高达7万多个。同时,团队也采集了318份新冠患者所处环境相关的物体表面样本,阳性率为3.1%;医护人员经常接触/使用的面罩和轮班楼层等医疗设备也发现被新冠病毒污染(每平方厘米大概含有3-8个病毒)。此外,团队利用集成研发的机器人采样器(每分钟采集400升空气)采集了医疗环境(医院走廊、病房等)空气,在44份样本中有3份空气样本检测呈阳性,其浓度水平为9-219个病毒每立方米。

团队在四家医院的其他场所检测到物体表面拭子(318份样本)的阳性率很低(3.1%),其原因可能是多种因素共同作用的结果。首先,新冠患者的病毒释放动力学不清楚,即何时、如何、在何处以及以多大的速率释放病毒等仍然是未知的。病毒排放可能强烈依赖于患者的活动,如咳嗽、打喷嚏、说话或肺的自我清洁等。然而,这些难以实时记录的排毒活动可能发生在样本采集前,从而造成采集到的样本中新冠病毒浓度较低。其次,医院每天使用三次消毒剂,可能会使病毒及其核糖核酸(RNA)片段失活,造成检测困难。此外,由于所有新冠患者在住院期间须戴口罩,从而减少了病毒的释放。最后,通过开窗通风(每个房间至少有一扇窗户,室外风速高达1.6-3.3 m/s)稀释了所研究医疗环境空气中的新冠病毒浓度。虽然本次研究中四家医院的工作人员均未被报告感染新冠病毒,但为进一步降低相关感染风险,医务人员经常接触的物体表面和医院空气仍需定期消毒。因此,加强医院出院标准是预防新冠疫情再次流行的迫切需要,使用呼出气样本作为补充样本,可进一步保障出院人群的安全,最大限度地降低大流行的再次发生。

该项工作是自疫情爆发以来,最早开展新冠病毒气溶胶监测的研究之一,对防控新冠疫情具有重要意义。

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