标题：

On-site airborne pathogen detection for infection risk mitigation

现场空气传播病原体检测和传染病风险评估

作者：

Guangyu Qiu, Xiaole Zhang, Andrew J. deMello, Maosheng Yao, Junji Cao, Jing Wang

邱广宇，张小乐，Andrew J. deMello，要茂盛，曹军骥，王京

【引言】

      导致 COVID-19 大流行的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2（SARS-CoV-2）在过去几年中以前所未有的方式影响了全世界。尽管COVID-19新冠疫情的阴霾正在消散，但在处理含有病原体的气溶胶方面，全球该领域的科学家都吸取了一个相同的经验，“通过空气传播的人类感染病原体对公共健康可以构成重大威胁”。这是因为一直以来空气病原体传播的风险可能被严重低估。从生物分析化学的角度来看，现场空气传播病原体检测可以成为一种有效的非药物干预（NPI）策略-即通过现场空气传播病原体检测和早期感染风险评估，可以减少疾病传播并做出挽救生命的决定。有鉴于此，本篇发表于Chemical Society Reviews的综述论文总结了高效病原体气溶胶采样方法、生物分析传感技术的最新进展，以及空气传播病原体暴露测量和循证传播干预的发展前景。同时，文中讨论了一般生物气溶胶检测所面临的挑战，如处理复杂气溶胶样本、提高空气传播病原体定量的灵敏度，以及建立具有高时空分辨率的风险评估系统以降低空气传播风险。本综述从多学科角度展望了改进现场空气传播病原体检测的未来机遇。

【综述亮点概述】

1.  本综述分析与整理了可在空气中传播的典型病原体（包括病毒、细菌和真菌），以及其主要生物学特征、感染剂量（ID50）和气溶胶传播特性（图1）；

2.  比较了通过直接方法（病原体暴露点现场快检）和间接方法（流行病的数学模型预测）进行风险评估的优势，并提出生物传感器在传染病预警中的重要潜在作用；

3.  归纳整理了病原体生物气溶胶收集的传统方法和新兴方法，在理论和技术方面分析实现现场生物气溶胶高效收集的标准与可行性；

4.  分析总结了基于生物传感的病原体气溶胶检测方法（图2），并通过拟议"SARSVAC"标准，评估生物传感系统的检测灵敏度、准确型、时效性、功能性、自动化和物联网连接性等关键指标（图3），为实现有效的现场空气传播病原体检测和实时传播风险评估提供指导；

5.  展望了生物气溶胶收集系统、生物传感系统、病原体传播早期预警领域现有的技术挑战和关键科学问题，推动该领域的跨学科研究发展 （图4）。

图1. 病原体生物气溶胶的传播特性

图2：病原体生物气溶胶的电化学、光学等生物传感方法示意图

图3. 生物传感的SARSVAC标准

图4. 气溶胶病原体现场快检、疾病传播预警的未来挑战和发展机遇

【作者信息】

邱广宇副教授

      医疗机器人研究院邱广宇副教授为该篇综述第一作者及通讯作者之一。邱广宇，长聘教轨副教授，博士生导师。2013年获得中国石油大学（华东）学士学位，2014年与2017年分获香港城市大学硕士与博士学位，同年留组从事博士后研究工作。2018-2022年赴瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）开展科研工作，2022年中加入英国威廉希尔公司官网和医疗机器人研究院。近年来主要从事光子学生物医学传感理论探索与技术开发等领域的研究工作，创新性提出等离激元“光热”双功能生物传感新方法和高性能陶瓷生物医学传感材料，针对生物医学临床应用、集成高通量生物传感、医疗机器人生化传感系统等研究方向，开展理论与应用结合的“医-工-理”交叉研究工作。

      CHEMICAL SOCIETY REVIEWS（Chem Soc Rev）是英国皇家化学学会的主要评论期刊。发表高影响力、权威性的评论文章，涵盖化学科学前沿的重要主题。2023年Chem Soc Rev的影响因子（Impact Factor）为 46.2。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d3cs00417a

供稿单位：医疗机器人研究院，作者：邱广宇，审核：陈卫东、郑国焱