疫情之下，除了要繼續加強疫苗及藥物的研發，完善的個人健康及環境衛生管理也非常重要。精準、便捷的病毒檢測方法，十分關鍵。近日，香港理工大學（以下簡稱“理大”）研發便攜式新冠病毒核酸檢測儀，可同時檢測最多四個樣本，在25分鐘内可以确立陽性樣本，而整個檢測約40分鐘内完成，檢測結果也可憑肉眼辨識。
“檢測儀可用于機場、檢疫隔離設施、診所、口岸等，加強個人及環境衛生管理之餘，也有助相關機構快速制定防控政策，減低社群感染風險。”團隊負責人在接受南都記者專訪時表示，檢測儀已可以投入使用，但現階段尚未有量産的計劃。團隊亦正與一所國際檢測認證機構接洽，進行進一步市場化的研究合作。
香港理大副校長趙汝恒教授(中)、醫療科技及資訊學系教授葉社平(左一)及生物醫學工程學系副教授李銘鴻博士(右一)展示“便攜式新冠病毒檢測儀”。圖源香港理工大學官網。
同時檢測最多四個樣本
檢測約40分鐘内完成
理大官網顯示，2020年，理大的跨學科研究團隊獲醫療衛生研究基金(Health and Medical Research Fund)撥款逾270萬港元，開展便攜式新冠病毒檢測儀（以下簡稱“檢測儀”）的研究。在過去一年半，團隊利用反轉錄恒溫環狀擴增法（RT-LAMP）及金納米粒子(作為核酸擴增顯示劑)，成功進行精準的新冠病毒檢測。臨床樣本測試結果與反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）标準完全吻合。
檢測儀可同時放置六個樣本，撇除兩個陽性及陰性對照樣本之外，可同時檢測最多四個樣本。采集樣本後，即可使用檢測儀在現場進行檢測，無需将樣本送回實驗室。該儀器會營造65攝氏度的恒溫狀态，其内置的光學裝置，能偵測到金納米粒子的沉澱情況（陽性樣本會沉澱，而陰性樣本會保持分散）。
“便攜式新冠病毒檢測儀”體積輕巧，僅重約2.4公斤，體積為21厘米×21厘米×10.5厘米，配備内置電源。圖源香港理工大學官網。
相關資料會透過藍牙即時傳送到手機，以軟體進行分析并顯示結果。在10至20分鐘之間，銀幕上顯示的光學資料若呈現上升趨勢，即代表該樣本為陽性，資料上升速度愈快代表樣本的病毒含量愈高，這意味着在25分鐘内，可以确認陽性樣本，而整個檢測約40分鐘内完成，檢測結果亦可憑肉眼辨識。
“感謝香港食物及衛生局對理大的信任，透過醫療衛生研究基金撥款，讓理大得以發揮跨學科的力量，全力支援和配合政府的抗疫工作，并将研究成果轉化應用，惠及社群。”理大副校長(研究及創新)趙汝恒教授表示。
可檢測人類及環境樣本
有助降低社群感染風險
帶領此項研究的是理大醫療科技及資訊學系教授及系主任葉社平教授，他表示，研究的關鍵在于金納米粒子顯示劑，透過團隊研發的檢測儀進行的檢測，其靈敏度及特異度均能達緻百分之一百，與現時新冠病毒核酸檢測的“黃金标準”看齊。
檢測儀另一特點，是可于實驗室以外的環境操作，且配備内置電源，充電後便可使用，并能在采樣後即場完成整個檢測程式。團隊成員理大生物醫學工程學系副教授及副系主任李銘鴻博士解釋，團隊所作的環境樣本測試，成功縮短檢測時間，不必使用實驗室内的大型核酸檢測儀器，在體積細小的檢測儀内已能做到準确的核酸檢測。即使病毒量低，精準度也不受影響。
李銘鴻表示，檢測儀可用于檢測人類及環境樣本，亦能檢測不同的病毒和細菌(配合相應引子)，檢測成本亦相對RT-PCR為低。團隊即将将研究成果轉移，與業界合作将技術在社群普及應用，特别是一些需要在短時間内得到準确檢測結果的地方，有助相關機構制定防控政策，減低社群感染風險。
近日，研究團隊負責人、理大醫療科技及資訊學系教授及系主任葉社平教授及其團隊接受南都記者專訪，揭秘研發便攜式新冠病毒核酸檢測儀背後的故事。
對話
将合适的技術結合輕巧的設計，但不失高度精準
南都：開始此項研究的機緣是？如何考慮去研究便攜式新冠病毒檢測儀？
葉社平：我和李銘鴻博士均從事基因測試研究多年，兩人十多年前于理大結緣，并合作開展不同的研究項目，包括金納米粒子核酸測試。2016年，李博士的一位大學學生以第一代手提病毒檢測儀作其畢業作品。其後李博士在理大工業中心的支援下，發展出功能及結構均更完善的第二代手提病毒檢測儀。
2017年，我和李博士開始跟香港特别行政區政府漁農自然護理署合作，研發檢測禽流感病毒的便攜式檢測儀器。此研究期間，因應新冠病毒疫情，我們兩人決定利用過往的研究成果，将焦點轉移至針對新冠病毒的檢測。
南都：能否介紹一下此項研究的亮點和突破？
葉社平：便攜式新冠病毒檢測儀（檢測儀）采用的反轉錄恒溫環狀擴增法（RT-LAMP）雖然并非新技術，但理大跨學科團隊成功将它配合自行研發的金納米粒子(作為核酸擴增顯示劑)，以進行新冠病毒檢測，得到的結果是高度精準的——其靈敏度及特異度均達緻百分之一百，與反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）标準完全吻合。
以檢測儀進行檢測，可于短至25分鐘内确認陽性樣本，而整個檢測約40分鐘内便完成。其特點之一，是其檢測結果可憑肉眼辨識——隻需觀察金納米粒子的沉澱情況，便能得悉檢測結果(陽性樣本會沉澱，陰性樣本會保持分散)。相關資料亦會實時傳送到手機，人員可以實時檢視檢測結果。
陽性樣本(右)的金納米粒子會沉澱，而陰性樣本(左)會保持分散，檢測結果可憑肉眼辨識。 圖源香港理工大學官網
另一突破點是，這部儀器采用便攜式的設計，配備内置電源，充電後即可帶到任何場合使用。以往的PCR檢測，采樣後需要将樣本送回實驗室處理，不計運輸時間的話最快也要2小時方可得到結果。理大研發的便攜式檢測儀，可于實驗室以外操作，亦即是說，人員即場采樣後，可實時進行檢測，并于短時間内得悉檢測結果。
南都：此次研發過程中遇到了什麼難點，後來是如何解決的？
葉社平：理大團隊明白現時的PCR檢測需時較長，且需要配合大型實驗室儀器，故此一直以開發“便攜式”的檢測儀為目标。但同時，檢測儀亦必需要做到精準、可靠的檢測結果，與現時新冠病毒核酸檢測的“黃金标準”看齊。
如何将合适的技術結合輕巧的設計，但依然不失高度精準，正是研發這部儀器面對的挑戰之一。在研發階段，團隊得到校方的支援，這部儀器得以在理大的工業中心生産。感謝理大工業中心的專家們，協助團隊設計儀器并進行組裝，其間也需要不斷作出微調和改良。現時的檢測儀僅重約2.4公斤，體積為21厘米×21厘米×10.5厘米，其内置電源充電後可連續使用長達七小時，友善于實驗室以外的環境操作。
南都：此項研發目前是否有後續應用？
葉社平：檢測儀已可以投入使用，但現階段尚未有量産的計劃。我們歡迎政府相關部門或商業機構與我們聯絡。團隊亦正與一所國際檢測認證機構接洽，進行進一步市場化的研究合作。
南都：接下來是否還會繼續進行與新冠病毒檢測儀相關的研究？主要是哪些方面？
葉社平：團隊即将會展開以人類的原樣本(未有萃取核酸)進行的測試，預計可于數個月内完成。
采寫：南都記者 肖韻蕙
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