勇于冒險 甘于艱苦 樂于和諧

? ? ? ?新冠病毒（SARS-CoV-2）的不斷變異導致公共衛生響應和疫苗接種計劃復雜化。面對這樣的緊急狀況，南方科技大學生物醫學工程系的張博課題組聯合斯坦福大學戴宏杰院士、深圳市第三人民醫院的袁靜主任、南方科技大學生物醫學工程系微流控-生物材料實驗室以及Nirmidas生物科技公司唐梅杰博士，研發出一種名為FEMMAN的新型SARS-CoV-2突變株檢測技術，并將這一成果發表在《Nature Biomedical Engineering》上。這一科技突破有望從根本上改變我們對新冠病毒變種的診斷和監控方式。

? ? ? ?病毒變異一直是科研和公共衛生領域面臨的重大挑戰，尤其是在全球疫情持續蔓延的情況下。傳統的檢測方法，如逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-qPCR）雖然具有一定的準確性，但在識別多種病毒突變方面存在局限性。考慮到新冠病毒的快速變異，以及新出現的變種對疫苗有效性和治療方案的影響，更精確的病毒檢測方法顯得尤為重要。FEMMAN技術利用納米技術和生物傳感器相結合的先進方法，不僅能準確檢測病毒的存在，還能分辨出多達數十種不同的突變。

圖1. 等離激元芯片結合RPA擴增可實現個位數拷貝檢測靈敏度和多種新冠突變株的區分

?

? ? ? ?FEMMAN技術綜合運用了等離子原納米材料、DNA微陣列、微流控芯片等多項先進技術，以高靈敏度和特異性成功識別SARS-CoV-2病毒及其多個變種。這一技術的靈活性和準確性，使其成為未來疫情防控的有力工具。與此同時，FEMMAN也具有很高的可擴展性，能迅速適應新出現的病毒變種。這意味著，無論未來會出現怎樣的新變種，FEMMAN都有能力進行快速而準確的檢測。這一突破成果能夠顯著提升疫情防控的精度和效率，有助于全球各地更加精準地進行風險評估和資源分配。

? ? ? ?FEMMAN技術的獨特之處不僅在于其多重檢測能力。張博教授和他的團隊進一步優化了這項技術，使其可以適應新出現的病毒變種。簡而言之，FEMMAN不僅是一種高靈敏度和特異性的檢測工具，同時也是一個高度靈活和可擴展的多重核酸檢測平臺。

圖2. 等離激元芯片多通道核酸檢測應用于新冠病毒突變株區分

? ? ? ?這一突破性研究得以實現，離不開跨學科、跨機構合作的支持。項目團隊運用多年積累的專業知識，解決了項目中遇到的多個關鍵性科學問題。通過與深圳市第三人民醫院袁靜主任團隊合作，項目團隊開展了上千例的臨床實驗驗證，使FEMMAN技術能夠快速從實驗室走向臨床，甚至有望在不久的將來廣泛應用于各種場合，包括但不限于醫院、機場、學校和社區等。

圖3. 新冠突變檢測的臨床驗證

? ? ? ?當被問及這項研究的社會意義時，文章的第一作者劉瑩博士表示：“FEMMAN技術的出現，讓我們有了更加強大的武器來對抗新冠病毒的不斷變異。特別是在全球許多地區面臨檢測資源不足和醫療體系壓力巨大的背景下，這一技術能夠大大提升我們的疫情防控能力。通過更準確地識別和跟蹤病毒變種，我們不僅可以更有效地進行風險評估和資源分配，還可以針對不同變種制定更精確的疫苗和治療方案。”

? ? ? ?與此同時，FEMMAN技術的可擴展性也讓其具有廣闊的應用前景。除了新冠病毒，該技術還有潛力用于檢測其他各種病毒和微生物，包括但不限于流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒等。FEMMAN技術的出現將有助于醫院提高患者診斷的準確性，特別是在資源有限的環境下，這一點對于全球公共衛生安全具有深遠的意義。FEMMAN不僅能提高診斷準確率，還能大大縮短檢測時間，這在緊急情況下是非常寶貴的。例如，在突然爆發的疫情中，我們需要在最短的時間內準確診斷和隔離患者，以減少病毒的傳播。

? ? ? ?為了進一步適用于實際的臨床和現場（Point of care）應用，微流控-生物材料實驗室設計了便攜式的FEMMAN微流控檢測設備。構建了一個‘工具箱’大小的便攜式實驗室，可以根據疫情相應迅速部署并啟動。它可以在不同的環境和條件下高效地運行，為急性疫情提供了及時而有效的應對方案。

圖4.?微流控芯片控制平臺及熒光成像系統

? ? ? ?基于FEMMAN的高靈敏度、高特異性和可拓展性，它還可以應用于環境樣本分析，如檢測污水或食品中的病毒存在，進一步增強了其在公共衛生和疫情防控方面的價值。總體而言，FEMMAN技術不僅是一項重要的科學成果，也是多方共同努力和合作的典范。隨著該技術逐步走向市場和臨床應用，有理由相信它將為全球抗擊新冠疫情，乃至其他傳染病疫情提供有力的科學支持。

? ? ? ?隨著疫苗接種和其他防控措施逐漸展開，全球正努力擺脫新冠病毒的陰影。然而，病毒的不斷變異和新變種的出現使得這一努力變得異常艱巨。在這樣的大背景下，FEMMAN技術的成功研發無疑為全球抗擊新冠疫情提供了有力的科技支撐。作為一個既先進又實用的檢測工具，FEMMAN預計將在全球范圍內引起廣泛關注，成為未來疫情防控的重要武器。

? ? ? ?我校生物醫學工程系研究助理教授劉瑩為論文第一作者，楊揚、王光會、王斗為論文共同一作，生物醫學工程系張博副教授、斯坦福大學戴宏杰院士、深圳市第三人民醫院袁靜主任和Nirmidas公司唐梅杰博士等為論文通訊作者，南方科技大學為論文第一單位，合作單位包括斯坦福大學、深圳市第三人民醫院、Nirmidas Inc.、廣州醫科大學。以上工作得到了國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳市科技計劃項目、廣東省先進生物材料重點實驗室、國家重點研發計劃項目、南方科技大學核心科研基金、國家科技重大項目、深圳市高水平醫院建設基金的支持。

? ? ? ?論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-023-01092-4