一聲咳嗽、甚至一次呼吸，新冠病毒就會從體內鉆出，形成微小的顆粒，在空氣中久久懸浮。這被稱作氣溶膠的懸浮物，肉眼根本看不見，卻是劉鵬和一眾科研人員緊急攻關的戰場。

氣溶膠是新冠病毒傳播的重要途徑之一，可被人直接吸入肺部。作為清華大學醫學院生物醫學工程系研究員，劉鵬與他的團隊花了8個月，研制出一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測儀，配合北京大學環境學院要茂盛團隊前期開發的氣溶膠采集器，組成一套生物氣溶膠新冠病毒核酸監測系統。

這套系統將上陣北京冬奧會場館。45分鐘內，實現新冠病毒的自動化檢測，比常規方法靈敏10倍，助力冬奧精準防疫。

“最靈敏”的病毒探頭

在北京昌平的實驗室，清華大學醫學院博士后李尚霖向記者展示了這一整套儀器是如何操作的。從病毒裂解、核酸提取、擴增、熒光檢測等，所有步驟都在這個機器里自動完成，并能同時檢測8個樣本。

在此之前，人們已經掌握了人與物表的新冠病毒檢測方法，但空氣中新冠病毒的檢測一直是個難題。“一方面是氣溶膠的采集，另一方面就是靈敏度。病毒一旦擴散到流動的空氣中，濃度就會變得非常低，這樣低濃度的新冠病毒去做檢測是非常困難的。”李尚霖說。

“拷貝每毫升”是一定體積內病毒的數量單位，一定空間內數量越少的病毒都檢測出來，代表靈敏度越高。目前市面上的新冠病毒檢測試劑盒，靈敏度一般在500個拷貝每毫升，性能比較好的，可以達到200個拷貝每毫升，而氣溶膠檢測儀直接提升了一個量級——每毫升只有20個拷貝的病毒，都能檢測出來。在全球這類一體化檢測儀中，還沒有超越這一數字的。

劉鵬介紹，隨著新冠病毒變種的增加，疫情傳播力越來越強。通過空氣、特別是氣溶膠的傳播，已經越來越成為病毒傳播的主要途徑。而這款儀器，檢測的是病毒的保守序列，即不會發生變異的部分。因此，不管毒株如何變化，都能被敏銳識別。即使是最新的奧密克戎，也無處遁形。

8個月的背后，是多年基礎研究的鋪墊

劉鵬第一次接到研發任務的電話是在2020年10月，這是在北京市委市政府的部署和北京市科委的直接領導下的應急攻關項目。盡管壓力在身，但他幾乎沒有猶豫，就答應了下來，“心里還是有底的”。

彼時定下的項目周期只有不到一年的時間，并要求每兩周匯報一次進度。

各個環節都在爭分奪秒地加速。2020年10月領下任務，2021年4月，進入地壇醫院實地采集樣本，6月完成臨床實驗。7月到9月，完成技術轉化、應用論證、批量投產。10月開始，應用于冬奧測試賽中。

實際的研發僅用了8個月。人們驚詫于這一成果用時之短。殊不知，8個月的背后離不開多年基礎研究的鋪墊。

檢測儀所涉及的一些核心技術，正是劉鵬團隊長久以來的研究領域。因此，在開展項目之初，他們就確定了一個較為清晰的研究路線。實際的研究，就是一步步把構思落實的過程。

清華大學官網上顯示，劉鵬“以微流控技術為支點，變革分子診斷和藥物篩選評估”。他曾開發了世界第一臺用于司法鑒定DNA分型檢測的高性能微型全分析系統，及其配套的檢測設備和試劑。公安系統所使用的——我國獨立自主的全集成法醫DNA檢驗儀，也是他研發的，而這經歷了近8年的攻關。

“科學研究來不得半點虛假，也不是一蹴而就的，是需要踏踏實實、長時間的積累完成的。”劉鵬說，如果沒有前面這么多年的積累，面對后來的新冠疫情，也很難如此快地做出這些新的工作。2020年初，疫情爆發，劉鵬與清華大學另外兩位研究員白凈衛、李寅青在三四個月的時間里，開發了家庭用一體化自助式新冠病毒核酸檢測卡盒。

正是長期在基礎性工作上的鉆研，給了劉鵬揭榜掛帥的勇氣。

冬奧硬核科技背后的年輕人

劉鵬所率領的團隊，都是90后的年輕人。李尚霖是學生里的大師兄。李尚霖回憶，接到任務時，小組只有4名學生，他們每天幾乎有12個小時都泡在實驗室里，沒有周末。實在累得熬不動了，就讓自己睡個懶覺，下午再接著做實驗。2021年的春節，也是在學校里度過的。

研發過程并非一帆風順，大量的技術細節需要繼續攻關。儀器要經過反反復復的精巧設計，一個微流體管道的寬度就要計算數十次，不斷優化儀器的靈敏度和穩定性。

到了后期，學生們還擔起研究員之外的各類角色：招聘實驗員、做培訓、制定檢測規范。好在這個項目，有北京大學要茂盛教授和黃巖誼教授、中國醫學科學院病原生物學研究所任麗麗研究員、昌平實驗室的共同助力，并通過北京工匠生物科技有限公司、北京梓晶生物科技有限公司順利投產，讓科技防疫的構想落地成型。

2021年10月-12月，檢測儀在首都體育館、國家速滑館等5個奧運場館、2家簽約酒店、以及主媒體中心得到應用和驗證。

在李尚霖心里，這個項目有著沉甸甸的份量。測試賽前，李尚霖的父親意外去世，他趕回老家甘肅，僅7天后，又立即投入崗位中來，保障了項目在測試賽中按時開展。他是項目的主力成員。

測試賽期間，共采集、檢測了348例標本，檢測成功率100%。團隊還針對賽時的防疫條件進行相應優化，以貼合冬奧比賽場景的要求。

目前，冬奧組委會已經下發《北京2022年冬奧會和冬殘奧會期間生物氣溶膠新冠病毒監測及應對方案》。劉鵬團隊研發的這項技術將作為賽事防疫體系中的一環，起到預警的作用——從采樣到把最終結果反饋至防疫部門，全程不超過4小時。

2022年的第一天，劉鵬還奔波在去往冬奧會主媒體中心的路上。3天后，那里將正式進入賽時閉環管理。

劉鵬此前沒有想過，這項技術能被用在冬奧會中。奧運之于劉鵬，是一種特殊情結。2008年，還是海外留學生的他，在舊金山見證了北京夏季奧運會的火炬傳遞。14年后，奧運圣火再次來到北京，劉鵬已成為一名歸國科研人員。他用親自研發的技術，為祖國再次舉辦的這場奧運盛會，貢獻科技力量。

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