澳大自动核检芯片 快速检测新冠病毒
澳门杂志
148期
  • 科研团队正在洁净室研究芯片的制作细节

  • 数位微流控是一门多学科的研究,团队里有材料、物理、生物、电脑工程等不同专业背景的人才,大家各有所长,多学科交叉参与研究,才能推进这项科技的发展与应用。 —— 贾艳伟

  • 贾艳伟教授团队在核酸检测分析技术的研究成果获国际知名期刊《芯片实验室》(Lab on a Chip)刊登,并被选为当期背面封面文章。

  • 2013年,贾艳伟(中)从美国回来后,加入澳门大学,带领学生开始微流控相关的研究,并将此技术运用于多方面。

  • 珠海澳大科技研究院是澳门大学在大湾区设立的首个「产学研」示范基地。

  • 在母校的支持下,陈天蓝毕业后成立生物技术公司,并将「Virus Hunter」推向市场。

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科研团队正在洁净室研究芯片的制作细节
科研团队正在洁净室研究芯片的制作细节

自新型冠状病毒引发疫情以来,市民大众对核酸检测从陌生走向熟悉。这项检测技术从无到有,再由有到「优」,背后蕴藏着科研人员长期的心血凝聚和夜以继日的专研奉献。

 

快速准确便携易操作

绝大多数生物都有自己的核酸序列,新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒,病毒中特异性RNA序列,是区分该病毒与其他病原体的标志物。核酸检测,就是以生物基因序列为靶标,对检测样本DNA或RNA序列进行信号识别和扩增。如果在受检者样本中检测到新冠病毒的特异核酸序列,就可以判断此人被感染。

澳门大学的模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室,自成立以来,一直专注开发高精芯片技术。面对新冠疫情的挑战,该重点实验室的微流控团队,集合了一批微流控及微电子领域的教授专家,及不同学科背景的博士生与博士后,合力开发出「快速冠状病毒检测数位元微流控芯片」,成为「Virus Hunter」(「病毒猎人」)自动检测设备系列的最新成果。

数位微流控是一门多学科的研究,团队里有材料、物理、生物、电脑工程等不同专业背景的人才,大家各有所长,多学科交叉参与研究,才能推进这项科技的发展与应用。       —— 贾艳伟
数位微流控是一门多学科的研究,团队里有材料、物理、生物、电脑工程等不同专业背景的人才,大家各有所长,多学科交叉参与研究,才能推进这项科技的发展与应用。 —— 贾艳伟

检测新冠病毒的「Virus Hunter」里面包含鼻咽拭子、裂解棒、检测试剂的检测芯片和快速检测设备。检测芯片内装有不同试剂,使用者只要把样品溶液滴进芯片,再把其插入机盒内,即可通过应用数位微流控技术进行自动化检测。

核酸检测现在已经成为诊断是否感染新冠病毒的「金标准」,该重点实验室微流控实验室主任贾艳伟教授介绍,这个基于数位微流控技术和恒温核酸扩增技术的核酸快检系统,能够一张芯片同时检测COVID-19的两组基因,可准确地让新冠病毒快速「现出原形」,病毒上样后,最快半小时便可得出结果。

传统的核酸检测流程,从提取样本、检测再到出结果,不仅耗时耗力,成本也居高不下,而「Virus Hunter」除了具有快速、低成本、操作简便的优点,便携性亦成为其最大亮点。它相当于一个移动实验室,可以突破核酸检测对人员和场所的严格限制,还提高了诊断的时效性,可更利于服务护老院里的长者,或者其他不便出行的人士。

贾艳伟教授团队在核酸检测分析技术的研究成果获国际知名期刊《芯片实验室》(Lab on a Chip)刊登,并被选为当期背面封面文章。
贾艳伟教授团队在核酸检测分析技术的研究成果获国际知名期刊《芯片实验室》(Lab on a Chip)刊登,并被选为当期背面封面文章。

 

多学科融合助研发

贾艳伟长期研究微流控技术创新及其在生物化学中的应用,2013年,她从美国回来后,便加入澳门大学开始微流控相关的研究,并将此技术运用于细胞DNA、RNA分析等层面。她解释,微流控技术是专门处理「微小流体」的一项技术,可以处理皮升至微升量级的样品。

目前,微流控主要有管道式微流控和数位微流控两个平台。管道微流控技术具有高通量的优势,但操作时难免会有所消耗,不能充分利用有限的样品。至于数位微流控技术,则是通过电子信号控制芯片操作,整合了电子、物理与生化等多学科的优势技术,可对单个样品液滴追踪操作、独立控制、观察、分析,且能完全利用样品的全部。

2013年,贾艳伟(中)从美国回来后,加入澳门大学,带领学生开始微流控相关的研究,并将此技术运用于多方面。
2013年,贾艳伟(中)从美国回来后,加入澳门大学,带领学生开始微流控相关的研究,并将此技术运用于多方面。

为使检测的样品体积可更小、溶液与试剂的反应时间更快,研发团队不断攻克难关,把专利分子检测技术、专利集成电子技术及专利数位微流控技术,放到小小的一部「Virus Hunter」中。贾艳伟认为,能有此成绩离不开团队成员的团结合作,因为数位微流控是一门多学科的研究,团队里有材料、物理、生物、电脑工程等不同专业背景的人才,大家各有所长,多学科交叉参与研究,才能推进这项科技的发展与应用。

她说,模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室具有齐全的设备,许多硬体配套都是相当先进及独有的,这对研发过程的帮助非常大。

 

孵化公司转化科研成果

「Virus Hunter」除了可用于检测新冠病毒,常见的病原体,如乙肝病毒、爱滋病病毒,亦能有效诊断出来。其应用范围还包括动植物病害、食品安全、环境检测等领域。比如,通过提取三文鱼DNA或RNA样本,便可分辨出是否由虹鳟鱼假冒、食品中是否存在致病菌等,应用前景广阔,具发展潜力。

2018年,澳门大学的博士生陈天蓝和董铖在横琴青年创业谷成立科创公司「迪奇孚瑞」,澳门大学为支持科研成果的转化及落地应用,把「Virus Hunter」技术专利独家授权「迪奇孚瑞」,并入股其中。公司的名字,取自数位微流控芯片技术的英文Digital Microfluidics,缩写成Digifluidic,音译过来就是「迪奇孚瑞」。

珠海澳大科技研究院是澳门大学在大湾区设立的首个「产学研」示范基地。
珠海澳大科技研究院是澳门大学在大湾区设立的首个「产学研」示范基地。

作为一家专注于自动检测的生物技术公司,「迪奇孚瑞」依托于数位微流控技术,陈天蓝成功将科研成果转化为多款产品,已应用于传染病检测、医学疾病诊断、动植物病害检测、食品安全检测等领域。目前,「Virus Hunter」已取得国际CE认证,现正向国家药品监督管理局申请相关认证,希望早日投入使用。相关项目也成为了澳门与内地「产学研」合作的代表性项目之一。

贾艳伟称,科研是从无到有的过程,而推动该技术的孵化工作,过程就更加繁琐。除了要思考如何降低成本,还有各种行政手续、制订经营策略等,对学生而言,是个不小的挑战,「澳门大学的实验室会全力支持他们,希望令这项技术可以更好服务社会。」

在母校的支持下,陈天蓝毕业后成立生物技术公司,并将「Virus Hunter」推向市场。
在母校的支持下,陈天蓝毕业后成立生物技术公司,并将「Virus Hunter」推向市场。

 

贾艳伟简介

毕业于新加坡国立大学,现任澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室微流控实验室主任。曾获新加坡教育部颁发杰出导师奖、国际生物结晶组织颁发发明创造奖、《自然—通讯》颁发创新奖。获批美国、中国以及新加坡专利10余项。

 

文:黄桂兰   图:澳门大学

 

 


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