北大团队利用机器人采样器现场监测新冠病毒气溶胶

因新冠肺炎疫情大流行,全球几乎陷入了停滞,各地的医院也都面临着前所未有的挑战。有研究报道,在医疗环境空气、物体表面和地面都检测到了新冠病毒污染;同时全球各地很多医务人员也被新冠病毒感染,其中一些不幸丧生。过去10个多月中,人们虽然对于新冠肺炎疾病获得了大量的有用信息,但对新冠疫情气溶胶传播途径仍然存在争议。此外,研究指出新冠患者初期通过呼吸排放大量的新冠病毒;而对于咽拭子新冠病毒转阴的患者,是否通过呼吸对环境造成潜在污染,再次传播疫情,是当前面对新冠疫情的棘手问题之一。

北大团队利用机器人采样器现场监测新冠病毒气溶胶

医院环境新冠患者呼出气、空气中新冠病毒监测

北大环境科学与工程学院要茂盛教授与江苏省疾病预防与控制中心主任朱宝立、副主任周连医师团队在武汉四家医院开展了对拟出院新冠患者呼出气与环境空气、物表等的新冠病毒监测。团队共招募了近10名新冠患者(9名咽拭子连续转阴,即将出院),4名非新冠呼吸系统感染人群,并收集了这些人群的呼出气冷凝液。利用RT-PCR(核酸扩增)发现这些拟出院新冠患者(咽拭子转阴)中有两名患者呼出气中检测到了新冠病毒的核酸,估算每小时排放高达7万多个。团队同时也采集了318份新冠患者所处环境相关的物表样品,并对其进行了新冠病毒检测,阳性率为3.1%,其中包括医护人员经常接触/使用的面罩和轮班楼层等医疗设备【每平方厘米大概含有3-8个病毒(数字PCR结果)】。此外,团队对医疗环境(医院走廊、病房等)空气进行了采集,包括利用集成研发的机器人采样器,在采集到的44份空气样本中,有三份空气样本经数字PCR检测呈阳性,其浓度水平为9-219个病毒每立方米。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

北大团队利用机器人采样器现场监测新冠病毒气溶胶

团队的机器人采样器(ACW)在武汉一家医院监测新冠病毒

该团队在武汉四家医院的不同场所检测到物体表面拭子(N=318)的阳性率很低(3.1%)。这一发现意味着直接的表面接触,即使在高风险区域,例如所研究的环境中,也不是新冠疫情传播的主要途径。此项研究中,空气和表面的低阳性率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新冠病毒在很大程度上仍然是未知的。例如,在此项研究中至少观察到一名患者的病毒排放不是连续的;病毒排放可能强烈依赖于患者的活动,例如咳嗽、打喷嚏、说话或肺部自我清洁。然而,这些难以记录的排毒活动可能发生在样本采集之前,从而造成了采集到的样品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RNA片段失活,造成检测困难。此外,所有新冠患者在住院期间都必须戴口罩,从而减少了病毒释放到空气中或医院环境中的表面。最后,通过开窗自然通风(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。在本次研究中,四家医院的工作人员均未被报告被新冠病毒感染。尽管如此,结果揭示某些医务人员经常接触的表面和医院空气应定期消毒,以进一步降低相关感染风险。加强医院出院标准是预防新冠疫情再次流行的迫切需要,使用呼气样本作为补充样本,可以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风险。

研究成果近日以“Breath-, air- and surface-borne SARS-CoV-2 in hospitals”为题在线发表(InPress)在国际两大气溶胶期刊之一的Journal of Aerosol Science(创刊于1970年)。周连、要茂盛是论文的共同第一作者,共同通讯作者有要茂盛、张远航、刘文清、朱宝立。合作作者还包括其它省、地区疾病预防与控制中心人员、北京大学研究人员包括陈灏轩、李心月、张璐等以及加州理工、圣路易斯华盛顿大学、辛辛那提大学、昆士兰理工大学的科研人员。该工作得到北京大学张远航院士与中国科学院刘文清院士承担的中国工程院项目“新型冠状病毒传播与环境的关系及风险防控”(2020-ZD-15)的支持。此外,该研究也得到了国家自然科学基金新冠专项项目(基金号22040101)以及国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金(基金号21725701)的资助。[北大环境科学与工程学院]

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