科研战“疫”中的清华力量:新冠肺炎智能辅助诊断系统,荼与机器人,自助核酸检测卡盒……

作者:清北知网查重系统     发表时间:2020-05-29 19:16:15   浏览次数:170


  “国家有难时,科研人员必须扛起责任,义无反顾地冲上去,我们科研人员就是战役的‘突击队’。”医学院程京院士率领团队成功研发出快速检测呼吸道多病毒的全新微流控生物芯片。

  “因为疫情的态势,我们一刻也不敢松懈。这是一场马拉松。”医学院教授张林琦领衔的单克隆抗体药物5月底将进行动物安全性和有效性试验。

  “为武汉,为生命,团队激发出更强的使命感,撑起战斗的还有我们背后许多支清华医工结合攻关团队。”北京清华长庚医院执行院长董家鸿院士和团队迅速打响了国家远程医疗队在武汉抗疫的第一枪。

  “如果没有平时在基础理论和关键技术上的积累,这个事我们干不成。”机械工程系刘辛军教授团队研制了“荼与机器人”体温自动快速筛查系统,测温准确度达0.2℃。

  在共和国发展历史上的每一个关键时期,永远都有清华人的身影。在疫情防控科技攻关行动中,清华从未缺席。

  清华人充分发挥科研工作“甘于奉献,敢为人先”的优良传统,发扬自强精神和创新精神,彰显严谨、求实的专业精神,主动承担责任和使命,交出一份让人民满意的抗疫答卷。

  主动担当,服务国家!清华大学以科技为支撑,就此按下抗疫“快进键”。1月30日,学校根据疫情防控需要,全面布局,聚焦疫苗、药物、临床诊疗技术、病毒传播防控、应急决策等方向,第一时间组织开展疫情防控科研攻关。

  自2月2日起,学校先后启动了两批共15项抗疫应急项目,积极承担科技部、教育部、卫健委、基金委和北京市的各类应急项目21项。

  习近平总书记高度重视科技创新在疫情防控中的重要作用,3月2日,总书记来校考察疫情防控科技攻关工作时指出“生命安全和生物安全领域的重大科技成果也是国之重器”“人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术,人类战胜大灾大疫离不开科学发展和技术创新”。

  总书记的讲话让科研工作者信心百倍,内心更为笃定。在前期科研攻关基础上,学校组织梳理已有优良基础的抗疫相关成果,整合优势学科,解决国家抗疫的迫切需求和痛点问题,从诊断、治疗、防控、疫后四个环节部署组织了8支抗疫科技攻关突击队,集中全校资源和力量,全力保障科研攻关突击队的工作。

  这是一场科研与疫情赛跑的攻坚之战。科技每取得一项新突破,战胜疫情就多一份底气与信心。

  新型冠状病毒核酸检测是疫情诊治的关键环节之一,打赢这场硬仗的背后是研究人员不舍昼夜的奋斗。一周左右完成研发,一个月以内接连完成临床试验、注册申报、试生产……2月22日深夜,程京团队研制的能检测包括新型冠状病毒在内的“六项呼吸道病毒核酸检测试剂盒(恒温扩增芯片法)”获国家药监局应急审批批准。这种新型检测产品被迅速应用到疫情防控前线,为众多患者及一线医务人员提供快速、精准、有效的诊断。药学院白净卫、医学院刘鹏课题组研发的全集成自助核酸检测卡盒实现了30分钟内、无需专业技术人员、无需实验室的即时核酸快速检测。

恒温扩增呼吸道常见多病毒核酸快速检测芯片

  病毒防治药物是抗击疫情的最重要“武器”。1月24日除夕夜,一支由医学院张林琦教授、生命学院王新泉教授和深圳市第三人民医院张政教授及他们的研究团队组建的“硬核”科研队伍集结出征,投入到应急研发任务中。互助互补、日夜兼程,这支临时组建起来的合作团队成功分离出200多株抗新冠病毒的单克隆抗体及其编码基因,揭示了受体ACE2特异性介导新冠病毒细胞侵染的结构基础,为治疗性抗体药物开发以及疫苗的设计奠定了坚实的基础。

新型冠状病毒SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合区RBD(core+RBM)与ACE2复合物晶体结构及作用界面电子密度图

  在长期、潜心开展冠状病毒研究的基础上,医学院饶子和院士团队及其合作者迅速针对新冠病毒复制机制和抗病毒药物进行研究,合作破译抗新冠病毒关键药靶三维结构,有力推进对于新型冠状病毒这一新发人类病原体的研究及药物发现,有助于科研人员及临床医生应对新型冠状病毒的疫情。

饶子和团队发现新冠状病毒非结构蛋白“剪刀”——主蛋白nsp5的结构

  医学院郭永团队研发的“超敏定量检测试剂盒”已经完成了药监局审查前所有试验,常智杰团队研发的“干细胞治疗药物”已具备量产制造工艺;药学院谭旭课题组致力于广谱抗病毒药物的研发,为抗击新冠病毒贡献清华力量。

  此外,清华大学和全球健康药物研发中心还向全球科研人员免费开放药物研发的资源和平台,共同加速针对新型冠状病毒的药物研发。

  十天!是与病毒“赛跑”的清华速度!整整十天夜以继日紧急攻关,尤政院士团队、董家鸿院士团队、精密仪器系与武汉大学附属中南医院等单位,联合研发出“新型冠状病毒肺炎智能辅助诊断系统”。该系统能在5-10秒内完成疑似病例的胸部CT筛查,并依据指南进行临床与影像相结合的综合分析,助力新冠肺炎的紧急筛查、诊断和分析。

新型冠状病毒肺炎智能辅助诊断系统

  在国内疫情形势严峻之时,疑似病例基数庞大,疫情波及地域广泛,基层医院面临巨大诊疗压力。智能诊断、智能巡诊等高科技产品的问世极大节约了人力,降低一线临床医师们的感染风险。“医生救人,工程师提供装备,医工结合力量大!”航天航空学院教授郑钢铁牵头研发的“隔离病房巡诊机器人”可实现测量体温、听诊、超声和咽拭子采样的巡诊功能,这是集结清华力量携手攻关的又一重要成果。

“隔离病房巡诊机器人”现场实验

  智能辅助诊断系统和巡诊机器人都是“清华COVID-19智能防控系统”家族中的重要成员,它们均由清华大学医工结合攻关团队研发而成。这支战斗力十足的战“疫”突击队由董家鸿院士牵头组织,科研院协调,来自精准医学研究院、临床医学院及附属医院、电子工程系、精密仪器系、航天航空学院等院系的专家共同参与其中。以临床医学为基础,应用大数据、物联网及人工智能技术,各团队发挥学科优势,紧急研发出集居民个人自测评估、社区疫情智能防控、智能分诊、智能诊断、远程多学科协同诊疗、无线生命体征监测、隔离病房巡诊机器人、可穿戴体温及心电监测系统共8项智能技术产品为一体的“清华COVID-19智能防控系统”,为多级联动的疫情防控提供智能整体解决方案。

居民个人自测评估系统

  2秒实现行人体温筛查,20秒内完成一辆车所有司乘人员体温筛查……3月12日,一套以传统民俗文化门神“神荼”命名的体温自动快速筛查系统正式投入使用。“荼与机器人”是由机械工程系刘辛军教授团队研制而成,团队希望,“荼与机器人”能够把好体温筛查第一道关,把病毒挡在门外,凭借“稳定、快速、便捷、精准”的优势,助力疫情防控。

“荼与机器人”为司乘人员测量体温

  传统的核酸检测慢?操作流程复杂?假阴性比例高?无法满足即时检测的需求?

  随着疫情防控态势逐渐趋稳,社会生产生活正常秩序逐渐恢复。让每一个有需要的人都能够得到方便、快捷、灵敏的新冠病毒核酸检测,对当前疫情防控和复产复工复学具有极为重要的意义。

  清华大学药学院白净卫、李寅青与医学院生物医学工程系刘鹏课题组联合研发的一体化自助式SARS-CoV-2核酸检测卡盒(BINAS),在解决以上问题上取得重大突破。该卡盒具有居家检测的便捷性,两个推杆一推一拉之间,30分钟内即可实现“样本入、结果出”!

一体化卡盒的基本流程

  如何为诊疗空间的环境安全保驾护航?如何为疫情防控提供高效信息支撑,准确把脉疫情态势?如何通过科技手段助力复工复产?如何打赢“心理防疫战”?战“疫”中的清华人用科研的力量攻破难关,守护人民的健康安全。

  建筑学院林波荣教授团队研发的“高精度室内环境在线监测和预警系统”,第一时间部署在火神山医院、雷神山医院和5个方舱医院,用于监测和预警重点诊疗空间的环境安全。

  计算机系史元春教授组织研发的“新冠肺炎密切接触者智能筛查系统”,极大地削减了疫情防控期间工作人员的工作量,筑牢疫情防控的基层防线。

  范维澄院士领衔的公共安全研究院团队研发的“疫情态势分析与防控监管系统”,全面支持中国疾控中心的防疫工作,并且积极开展境外各国疫情趋势分析研究,为全球抗疫贡献力量。

  电机系副教授罗海云与化学系副教授周群课题组联合投身到“快速高效柔性电磁消毒样机研制与多谱学病原体数据库的建立”课题研究中,团队的技术转化产品将在气体病毒查杀方面给复工复产提供强有力的支持和保障。

  心理学系主任彭凯平教授团队开展疫后心理康复研究,牵手多家机构和单位启动了“抗击疫情,心理援助”紧急公益项目,面向广大一线医护工作者和民众开展线上社会心理科普、提供一对一的心理辅导。

  智库机构的近百位专家学者围绕疫情风险评估和应对策略、突发公共卫生事件应急管理、完善相关法律法规体系、有序推动复工生产等方面为国家提供政策建议。

  每一个战“疫”利器的问世,都迸发着自主创新的智慧,凝聚着多学科交叉融合的能量;

  每一项科研成果的突破,都离不开数年如一日的潜心研究与几届师生的接续奋斗;

  每一次不惧风险的逆行,都源于内心的笃定,诠释着清华科研人的使命与担当。

  把论文写在抗击疫情的第一线,把研究成果应用到战胜疫情中!实验室是疫情防控的特殊战场,这群来自清华大学的科研“尖兵”始终奋战在抗疫前线,步履坚定,无所畏惧!

  新闻来源:清华大学官方网站(内容有增加)

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