寒冬将至,一支由郑州大学本科生组成的学生团队,历时一年攻克核心技术壁垒,成功研发出基于表面增强拉曼光谱(SERS)与人工智能的呼吸道病毒快速检测系统。这套搭载“纳米金星探针+微流控芯片+AI光谱解混”技术的检测设备,可在10分钟内同步检测H1N1、H3N2、FluB、COVID-19、RSV五种常见呼吸道病毒,灵敏度达到单分子级,为基层医疗和公共卫生防控提供革命性解决方案。
“传统胶体金检测灵敏度低,PCR检测又需要专业实验室,我们团队就是要解决这个痛点。”项目负责人、第五临床医学院黄金聚介绍。当前,基层医疗机构和公共场所亟需一种快速、精准、低成本的病毒筛查工具。尤其在呼吸道疾病高发季节,传统检测方式耗时长、对操作人员要求高,难以实现大规模现场筛查。针对这一现实需求,团队从今年7月组建以来,充分利用寒暑假时间,白天穿梭在实验室研究材料,夜晚调试AI算法模型,累计完成300余例临床样本测试,最终完成技术突破。
团队成员来自第五临床医学院、第三临床医学院与第二临床医学院,展现出惊人的执行力和协作能力。黄金聚、王宇晴、付铭文、李振宁、陈嘉琎共同推进纳米材料的研发工作,通过不断优化合成工艺,研发出具有高增强因子的纳米金星基底材料;王嘉雨、张林一、李洁则开发了基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的光谱识别算法,实现对复杂光谱数据的高精度解混和病毒分类;张馨悦、王鹤超、杨东琦、王怡菡则负责建立流行病学模型,评估检测系统的实际防控效果,并为产品落地提供政策与路径支持。
团队创新性地开发了五色SERS编码技术,通过不同纳米金属颗粒的表面修饰,实现对多种病毒标志物的同步捕获与信号放大;结合磁场富集工艺,进一步提升检测灵敏度,并将检测卡盒的单次使用成本控制在15元左右,仅为传统核酸检测的十分之一。这种低成本、高效率的技术路径,为在资源有限场景下的推广奠定了基础。
截至目前,团队已申请发明专利8项,荣获省级创新创业大赛金奖,并计划与郑州大学第五附属医院达成临床合作,启动医疗器械注册申报程序。项目指导老师评价道:“这种跨学科思维正是当代科技创新所需要的。学生们从实际需求出发,将材料合成、微流控技术、人工智能算法与公共卫生知识深度融合,用实际行动诠释了什么是‘把论文写在祖国大地上’。”
该检测系统特别适配学校、养老院、车站等人员密集场所的快速筛查需求。据团队建立的模型测算,若能大规模部署,预期可使呼吸道传染病的续发感染率降低约60%,同时因早期精准诊断,有望减少70%以上的抗生素滥用情况,对遏制耐药性发展也具有积极意义。
项目目前已启动医疗器械注册程序,计划于明年春季在河南省内多家基层医疗机构开展试点应用。未来,团队还计划进一步优化设备的小型化与智能化,拓展至家庭自测场景。“我们要让每个家庭都拥有守护健康的‘纳米哨兵’。”团队成员王鹤超手持仅指甲盖大小的检测仪原型,眼神中充满科技报国的坚定。
随着技术的不断完善与应用场景的拓展,这项由本科生主导的创新成果,有望成为我国基层公共卫生防控体系的有益补充,为实现疾病早发现、早隔离、早治疗提供关键技术支撑,也为培养复合型科技创新人才提供了生动实践范例。
以上内容为推广信息，所涉及内容不代表本网观点，不构成投资建议、消费建议。
