星岛日报

【创科广场】港澳大学研发实验室晶片 快速检测病毒助准确隔离

2020-02-11 09:44

2019新型冠状病毒2019-nCoV疫情持续,中国大陆公开的死亡率为2.1%,而R-0(即一位患者可感染的人数)为3至4人。外间估计R-0更高,比较公布为高,可能是传染途径更多,上海市刚发布新冠病毒通过气溶胶传播,病毒飞沫混合空气中形成气溶胶,稳定地悬浮空气,人吸入病毒气溶胶,便有可能感染。

从发布数据观察,新冠状病毒相较于沙士和MERS冠状病毒,死亡率较低,却感染力强,潜伏期长,合乎病毒的进化过程。

快速检测遏止疫情扩散

死亡率偏低,2019-nCoV仍相较流行感冒,死亡率约0.1-0.15(1000人大约死一至两人),仍然属严重传染病。上述两个因素相加起来,最棘手为传输力高,杀伤力又不算太低,所以总死亡人数迅速超越SARS,中老年人免疫过敏反应,更是高危一族。

世衞(WHO)总干事谭德塞表示,全球防护装备短缺,肯定供不应求。不过,遏止2019-nCoV扩散的最有效方法,可能就是快速检测和隔离措施。1月14日,世衞发布疑似病例实验室检测指南;符合新冠状病毒(2019-nCoV)疑似病例定义患者,应通过PCR(聚合酶连锁反应,Polymerase chain reaction)筛查病毒。PCR是世衞建议检测方法,透过扩增特定脱氧核醣核酸(DNA)片段,侦测病毒的核酸。

一般PCR要在实验室进行,中国有多家厂商推出病毒检测试剂盒,快速而准确。每个检测要数小时,而温度变化是PCR控制DNA变化关键,温度提升越快,检测所需时间越短。PCR检测样本需时1.5至3个小时,还必须送往中央实验室;无法大规模而快速测试。

近年,微流控晶片(Microfluidic-chip)发展迅速,简称为「实验室晶片」(Lab on a Chip),晶片上模拟室验室检测过程,从疑似患者少许样本,可检测出病毒,检验呈阳性反应,再第二次深入覆检。

「实验室晶片」可在「护理点」(Point of Care),甚至出入境检疫,为疑似患者检测,样本毋须送交实验室,即场获得结果。一旦疫情大规模爆发,「实验室晶片」缩短检测和隔离;有助控制疫情。

香港科技大学宣布研制全球最快速检测2019-nCoV便携式检测仪,微流控晶片从取样到检测结果,只约40分钟。1月20日科大团队获病毒序列后,成功研发出检测试剂。最关键研发更低热质量和更高导热性矽基薄膜微加热器,缩短测试过程升温,从传统PCR仪平均每秒摄氏升4至5度,加快至每秒30度。

科大研发检测仪获认证

科大团队由物理学系教授温维佳带领,科大博士高一博共同负责,检测仪及试剂已于深圳和广州疾控中心应用,更获国际CE认证(欧洲及格认证),相信正申请CFDA和其他认证。

国内研制新冠状病毒试剂的机构有四家;中国疾控中心、中国医学科学院、武汉病毒所、军事医学科学院,而中国疾控中心研制的诊断试剂已正式采用,据说特异性(Specificity)敏感性(Sensitivity)均为100%。另外,国家药品监督管理局也审批7个新冠状病毒核酸检测试剂,全以PCR为主,PCR特异和敏感性,应该不是问题。

科大的全套检测仪由微流控晶片、便携式PCR仪器、样本前处理系统、生物检测晶片和核酸检测试剂盒组成,每次可同时检测8个样本,快速处理大量疑似患者。

科大的PCR仪相当轻便,可部署在疾控中心、海关、出入境检验检疫部门、护老院等即场快速检测。不同护理点部署体外诊断测试(in vitro diagnostic),仍要取得类似美国FDA的「临牀实验室改进法案」(Clinical Laboratory Improvement Amendments,CLIA'88)豁免资格,证明检测判断机制、器材使用训练简化程度,可供非实验室技术人员操作。

港澳有多家创科开发微流控晶片,澳门大学也率先研发微流控晶片「Virus Hunter」,PCR技术检测样本30分钟内完成,研究为澳大模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室及博士毕业生组成团队负责,晶片仍待验证。此外,国内上海速芯生物科技亦宣称开发快速微流控核酸检测技术,但没有太多详细数据。

总括而言,本港科大团队为最快推出产品及取得认证的快速冠状肺炎检测方案,随着更多类似方案获批,有助遏止疫情的扩散。

全文刊于《星岛日报》「创科广场」

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