翊清环境自研一体智能化环境病毒在线检测设备，助力新冠病毒现场快速检测
2019年底爆发的新冠疫情给全球公共卫生带来了巨大的的挑战。
目前全球范围内大多数企业的研究重心都更偏向于开发人体新冠病毒检测试剂和设备，相比人体新冠病毒检测，环境新冠病毒检测好像有点“冷门”。但实际上环境中的新冠病毒检测也具有重大的意义，可以起到有效的疫情预警、防控和阻断作用。
传统环境病毒检测受限于样本浓度、纯度和检测技术等因素，难以做到现场实时获得结果，而且检测过程中对实验人员、防护装备和配套设备的要求也比较高。因此，环境样本病毒快速检测已成为新冠疫情防控工作的一道难关，是诸多检测设备企业技术攻关的新方向，也是苏州翊清环境科技有限公司（以下简称“翊清环境”）一直深耕和具有技术优势的领域。
翊清环境成立于2019年，是一家由清华苏州环境创新研究院污染场地修复研发团队孵化成立的环境设备领域高科技企业，业务主要包括环境污染物和生物风险检测技术开发与设备销售、水环境与污染场地风险评估等，主要产品为“环境污染物快速检测与风险溯源设备”和“病原体在线快速检测设备”。
一直以来，翊清环境都针对目前环境污染和病原体检测领域的市场痛点和技术瓶颈开展研发工作，开发具有创新性和实用性的商用检测设备。
翊清环境现已成功研发了新冠病毒快速在线检测设备，实现了环境样本从采集到分析的全流程一站式自动化运行，有效地解决了现有环境新冠病毒检测技术所面临的操作复杂、耗时较长、准确率低等问题，满足了常态化疫情防控条件下国家生物安全防控体系对专项设备的需求。
创新+创业：将科研成果送到市场
翊清环境创始人张大奕博士和清华大学的渊源，从公司取名中就可见一斑。翊清环境的工商注册名字为苏州翊清环境科技有限公司——翊是腾飞，清是清华。
为什么一名清华老师会带着自己的科研成果投入创业大潮？
面对这个问题，张大奕博士表示：“在清华大学学习和工作期间，学校经常强调不管是老师还是学生，都要做到顶天立地。所谓‘顶天’就是要做前沿的基础技术研发，而‘立地’就是脚踏实地开展符合国家重大战略需求的应用转化。”
张大奕博士曾在清华大学获得了环境科学与工程的本科和博士学位，前往英国留学深造十年后，毅然决然地回到母校清华大学担任副研究员，目标就是将所掌握的前沿检测技术应用于实践。
创业对于张大奕而言，其实更多的是实现研发成果的技术转化和学术事业的拓展，用自己的技术去真正满足需求，为整个行业的发展添砖加瓦。
现在，翊清环境已经组建了一支由3位博士和10余位硕士人才组成的技术团队，专业涵盖了环境科学、分析化学、医学等多个领域，专业互补性极高。
样本即时检测，自研病毒快速在线检测设备
与传统的大型核酸提取和检测工作站相比，翊清环境的病毒快速在线检测设备的体积得到了大幅度缩小，从外表看只有行李箱大小。而且能实现环境样本从检测预处理到检测分析的全流程一站式自动化运行，方便运输携带，易于在交通运输工具、公共交通站点、学校、商场等现场环境使用。
这就意味着在病毒检测过程中操作人员可以免去繁琐的样本流转操作，一方面极大程度减少了操作人员在疫情期间的病毒暴露风险，另一方面将样本检测时间从12个小时缩短到了半个小时。
面对环境病毒检测中现存的病毒载量低、样本干扰强、技术局限大等问题，翊清环境是如何给出解法的？张大奕博士介绍到，翊清环境基于长期环境检测设备开发的经验，从样本富集到检测等一系列关键环节进行了创新性突破，通过核心单元优化和整机集成化，实现了环境病毒检测效果的显著提高。
样本富集
由于环境样本中病毒浓度较低，环境样本检测时通常需要进行有效富集处理，而如何实现高效和符合规范的新冠病毒富集，是目前所有检测技术所面临的最大挑战。
翊清环境技术团队参考自主研发的高效磁混凝技术原理，借鉴了国际最先进的气溶胶采样设备结构，开发出了新型有机高分子修饰磁性纳米材料和超微量气溶胶高效捕获元件，通过材料表面聚合物和工程流体力学设计，大幅度增强了对环境样本中病毒的捕获能力。
通过以上技术，该新冠病毒快速在线检测设备的富集模块可以分别实现对于空气或水体样本中的病毒快速自动捕获，富集效率达到100-300倍，最终形成3毫升病毒浓缩液，便于后续检测环节。
核酸纯化
传统病毒核酸提取环节依赖专业的核酸提取设备，这类设备通常体积笨重且占地面积大。翊清环境创新性地提出了一体化磁分离和移液理念，开发出了仅为传统设备体积十分之一的核酸纯化单元，能够对新冠病毒核酸进行高效裂解和自动提取，快速获得高浓度的病毒核酸纯化溶液。
核酸检测
针对传统核酸PCR扩增技术检测周期长的技术瓶颈，翊清环境在设备上引入了环介导等温核酸扩增技术。通过自主研发的超小型扩增平台，可以实现病毒核酸稳定逆转录和高保真扩增检测，精准确定病毒载量，准确甄别阳性样本。
精准把脉，高效检测新冠病毒
除了优化样本富集和检测等模块以外，翊清环境技术团队还在设备上集成了新冠病毒新一代抗体-光谱检测技术，通过表面增强拉曼光谱（SERS）对“抗原-抗体”芯片的信号捕获与分析，实现了新冠病毒的超快速特异性检测。
该技术通过在银纳米柱簇表面修饰人体ACE2蛋白，构建了可以放大增益拉曼光谱信号的“抗原-抗体”SERS芯片。在环境样本检测过程中，该芯片的银纳米柱簇-ACE2蛋白结构可以特异性捕获和结合新冠病毒，产生SERS信号猝灭和拉曼红移，通过光谱信号处理软件，可以在几秒钟的时间内判断样本中是否存在新冠病毒。
基于“抗原-抗体”SERS芯片对新冠病毒的超灵敏捕获和光谱信号高增益，哪怕样本中只有微量的病毒载量，翊清环境的设备也能做到快速和高准确度的新冠病毒检测。
值得注意的是，这项技术并不局限于新冠病毒的检测。通过改变“抗原-抗体”芯片上的人体受体蛋白修饰方法，可以开发出一系列针对流感病毒、埃博拉病毒等其他各类病原体的快速检测芯片和方法。
深入抗疫一线，参与疫情防控工作
翊清环境自成立以来始终秉承着“顶天立地，利国利民”的企业理念，聚焦学术前沿，瞄准生态与生物安全快速检测这一国际热点问题开展研发工作。张大奕博士也多次承担了国家重大安全事故风险快速评估工作，包括大连新港石油爆炸事故、兰州自来水苯污染事故和青岛黄岛爆炸事故等。
面对来势汹汹的新冠疫情，张大奕博士带领翊清环境技术团队，与来自各方的医护人员一起逆行驰援武汉，第一时间奔赴抗疫一线参与新冠疫情防控工作，在疫情最严峻的时候坚守在前线。
翊清环境技术团队成员参与武汉抗疫工作
期间，翊清环境在武汉20余个医疗机构和排水系统及24个各类湖泊和水源地共收集了500余份各类珍贵环境样本。也是在这段时间里，翊清环境的新冠病毒快速在线检测设备通过大量验证与示范，被证明适用于飞机、火车等交通工具和各类公共场所，能够在人员密集和流动性大的地点场景实现新冠病毒的在线、快速、精准检测。
目前，该新冠病毒快速在线检测设备的病毒富集采集模块和数据智能处理模块均由翊清环境技术团队自主研发，部分硬件模块是与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、国家电网旗下南京南瑞水利水电科技有限公司等企业机构合作研发。同时翊清环境与苏州当地设备元器件生产企业厂商也建立了合作伙伴关系，助力相关设备生产加工。
针对未来发展，张大奕博士表示接下来将会加快二代、三代病毒在线快速检测设备的研发，进一步实现设备的小型集成化和高度智能化。检测对象也将逐步从环境样本拓展到人体样本，通过前端人体呼出气采集模块开发，研制类似于吹气式酒精测试仪的便携式新冠病毒快速检测设备。
或许在不久的将来，这台行李箱大小的检测设备可能会变成电脑大小，甚至可以掌上手持，应用场景也将从机场、商场等公共场所拓展到家庭和个人出行场景。
据悉，翊清环境目前已启动新一轮融资计划，计划融资500-1000万元。融资主要用于完善产品生产线，增加日产量，同时招聘专业技术人才，强化公司的技术研发和市场拓展能力。
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