基本信息
- 项目名称：
- 一种高效空气传播病毒采样器的研发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该病毒采样器主要由负压吸气装置、一次性采样筒及病毒特异性吸附粒子组成。采样过程中空气在负压条件下以恒定流速通过病毒采样液，在病毒特异性吸附粒子的吸附作用下，空气中的病毒和细菌等微生物被有效地富集，吸附粒子对病毒的吸附率高达75%。结合Real time-PCR技术可快速、高效、灵敏的检测出特定空气中的病毒浓度，检测限为10~50个病毒/L空气，为空气传染疾病（流感等）的预防及相应应急措施提供参考。
- 详细介绍：
- 典型空气传播病毒引起的流行病—流感的大流行在过去的一个世纪里夺去了几千万人的生命，流感的爆发因具有周期性而无法被彻底消灭。目前对流感病毒主要的采样方法为采集流感病毒疑似病例（人或禽）的咽部分泌液并对其进行检测，但这是较为滞后的措施，如在感染前对空气中的病毒含量进行有效的检测，可更早的提高预警机制和采取控制措施，从而及早切断病毒的传播。但对空气中病毒的采集及检测受到以下三方面的限制而困难重重：（1）病毒颗粒太小，难以捕捉；（2）低浓度的病毒颗粒在采集系统中难以浓缩，导致检测灵敏度无法提高；（3）检测方法的重复性低。目前市场上关于空气传播病毒采样器的产品几乎处于空白。因此，为了解决这些问题，本项目开发了一种高效空气传播病毒采样器。 该病毒采样器主要由负压吸气装置、一次性采样筒及病毒特异性吸附粒子组成。采样过程中空气在负压条件下以恒定流速通过病毒采样液，在病毒特异性吸附粒子壳聚糖和DEAE阴离子交换树脂的吸附作用下，空气中的病毒和细菌等微生物被有效地富集，吸附粒子对病毒的吸附率高达75%。结合Real-time PCR技术可快速、高效、灵敏的检测出特定空气中的病毒浓度，检测限为10~50个病毒/L空气，为空气传染疾病（流感等）的预防及相应应急措施提供参考。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 为能快速检测特定空间的空气质量，为流感的预防及相应应急措施提供参考数据。本项目设计出高效的流感病毒空气采样器，结合目前已经成熟的荧光定量PCR技术，可快速、灵敏地检测出空气中可能存在的流感病毒。该装置主要由负压吸气装置、病毒吸附液及吸附粒子组成。利用抽气装置，通过负压吸附空气，以每分钟恒定气流量，经过液体采集区，在病毒特异性吸附粒子的吸附作用下，使空气中的病毒颗粒富集在小体积的液体中。然后通过过滤或离心，收集液体中的粒子，用市售的RNA萃取试剂盒萃取病毒mRNA，采用荧光定量PCR检测病毒量。 创新点在于用病毒特异性吸附粒子富集病毒并结合荧光定量PCR检测空气中病毒量。吸附介质对病毒的吸附率高达75%，对空气中流感病毒的最低检测浓度为10~50个病毒/L空气。 主要技术包括病毒特异性采集介质的选择及制备、采样器设计和荧光定量PCR。
科学性、先进性
- 目前对空气中病毒的采集及检测受到以下三方面的限制而困难重重：（1）病毒颗粒太小，难以捕捉；（2）低浓度的病毒颗粒在采集系统中难以浓缩，导致检测灵敏度无法提高；（3）检测方法的重复性低。目前市场上关于空气传播病毒采样器的产品几乎处于空白。 大多数病毒的等电点为4.5~5.5，大多数细菌的等电点为2.0~5.0，它们在中性水溶液中都带负电荷。壳聚糖是唯一天然带正电的多糖，因此在中性水溶液中壳聚糖可通过正负电荷相互吸引作用特异性吸附病毒和细菌等微生物，且对微生物具有一定保护作用，利于后续培养。本项目开发的这种高效空气传播病毒采样器，其壳聚糖纳米颗粒对病毒的吸附率高达75%；结合Real time-PCR技术可高效、灵敏检测出空气中低浓度的病毒，检测限为10~50个病毒/L空气。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年6月18日-2010年6月20日在福州•海峡国际会展中心展示。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 项目转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、录像、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品用病毒特异性吸附粒子富集病毒并结合Real time-PCR检测空气中病毒量。吸附介质对病毒的吸附率高达75%，对空气中流感病毒的最低检测浓度为10~50个病毒/L空气。市场上关于空气中病毒采样器几乎处于空白。该产品适用于公共交通工具、医院、疾控中心、学校、养鸡场、特定公共场所等空气质量的检测，具有广阔的市场前景。可能的经济效益点：1）仪器；2）仪器配套试剂盒（一次性病毒采样液及采样筒）。生产成本：仪器成本约1200元/台，一次性病毒采样液+采样筒成本：50元/样品。预测市场价格：3000~5000元/台。
同类课题研究水平概述
- 目前相关研究主要集中于从流行病学讨论病毒气溶胶对人体可能造成的影响，实时采集病毒并检测方面的研究报道很少。国内外主要有针对空气中病毒采集及检测产品很少。目前的难点主要有：一是连续采样，二是标本的分离，三是病毒的快、敏、准的检出，四是高度自动化。随着病毒气溶胶传染病方面的研究逐渐成为国际研究的热点，得到更广泛的关注，近年来开发设计了一些具有应用前景的新型采样器及采样介质，但一个不可辩驳的事实是采样器价格昂贵且均有某种缺陷。实现快速、自动、便携、高效的采样功能是目前采样器的发展趋势。 空气中微生物的采样方法主要有自然沉降法和仪器采样法。由于病毒颗粒较小，一般很难用自然沉降法采样，所以运用较多的是仪器采样法。仪器采样法是借助于空气采样器的外力作用，在一定时间内将生物粒子收集浓缩，用校正公式计算出空气中微生物的粒子浓度（CFU/m3），然后对空气微生物进行分离、纯化、检验和鉴定。1861年法国科学家巴斯德第一次从空气中采到了微生物，从此开辟了空气微生物采样的新领域。100多年来，设计了多种多样的空气中微生物采样器，归纳起来可分为：①固体撞击式采样器，其中以Anderson采样器最为著名；②离心式采样器；③气旋式采样器；④液体冲击式采样器；⑤ 过滤式采样器；⑥大容量静电沉降采样器。上述几类用来检测空气中病毒气溶胶各有优缺点。不同的气溶胶病毒富集方法有着不同的效率。如Hogan等比较了三种（All Glass Impinger 30、SKC BioSampler和Frit bubbler）气溶胶微生物颗粒样品收集器收集<1μm和<100 nm的病毒颗粒的效率，结果发现，对于30～100 nm范围的病毒颗粒，三种样品收集器的效率均低于10%，并且这三种收集器对病毒颗粒的收集效率是随着时间的增长而逐渐下降的。Myatt TA等比较了过滤式和撞击式两种收集器富集病毒的效率，结果发现，过滤器收集结合PCR的检测方法相对于传统的撞击式收集器结合细胞培养的方法更具优势。过滤式收集器可以进行长时间（40h）的样品收集，而撞击式收集器只能进行短时间（15～20min）的收集。 环境病毒的检测要求高效、灵敏、快速，以PCR为核心的分子生物学技术已成为病毒检测的主要手段，细胞培养、各类血清学试验等传统检测方法也常用在特定的场合，或用于验证与鉴定病毒。
