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工博会高校展区“赋能健康”:早期肿瘤诊断无创精准,大气颗粒物毒性在线播报

时间:2020/9/13 10:37:54

来源:上观大汉棋牌    作者:李蕾    选稿:吴怡闻

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“一尾青鱼,经过保鲜处理后,食品贮藏期能延长至传统4℃冷藏的10倍以上,可长达70天。”据这项食品保鲜新技术的发明者是上海海洋大学万金庆教授透露,经过20年的苦心钻研,他和自己的团队成员开发了“0至-4℃食品非冻结保鲜新技术”,成为中国工博会高校展区展项之一。

第22届工博会9月15日至19日将在“四叶草”国家会展中心(上海)举办。记者从9月11日高校展区第二场大汉棋牌通气会上获悉,像上海海洋大学“0至-4℃食品非冻结保鲜新技术”这样,与老百姓健康生活息息相关技术创新还有不少:有的细微到可快速分析出你呼吸每一口空气中的毒性成分,有的让“无创、精准的肿瘤早期诊断”变为可能,有的则通过新储能方式,降低电器运行成本70%……健康产业正被一批新兴科技力量推动着。

【近20年磨一剑,只为留住鲜】

“就拿海产品来说,我国每年因腐败变质而最终丧失经济价值的海产品约占其年产量的30%”,万金庆说,“针对传统冷藏期太短的市场痛点,在保持美味和新鲜的前提下,我们一直在探究食品保鲜新技术。”

2003年的一场禽流感可以说是这项技术的一个“引子”。在没有活禽宰杀的条件下,如何让人们能吃上新鲜味美的食物?万金庆领衔的团队,查阅大量的文献后发现,在零度到生物体冻结点之间的温度区间贮藏、后熟、干燥和流通的食品,在保持食品鲜度和风味等方面具有独特优势。

但是,食品的冰点多在-1℃~-2℃之间,冰温贮藏的难点在于食品冰温带范围狭小,贮藏温度不易精确控制,目前对冰温设备的温控精度要求是±0.5℃,而商用制冷设备的温控器动作精度是±1℃,实际温控精度通常是±2℃,限制了冰温技术的商业应用。

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上海海洋大学-万金庆团队正在调试冰温真空干燥机。

经过多年的反复试验和研究积累,万金庆团队近期发明了一种“冰温真空脱水+冰点调节剂”的方法,它可以降低食品冰点至-4℃以下,然后在0至-4℃非冻结贮运流通,最大限度地维持生鲜食品的新鲜度,显著延长了食品的贮藏期,降低了对制冷设备的温控要求。

历经2年的自主研制,2018年,全国第一台冰温真空干燥机(中试型)“出世”了。它可以控制物料在脱水过程中,温度波动在±0.5℃以内,最大限度地保持了干燥(脱水)后食品的新鲜度,为冰温技术的推广应用提供了新路径。其技术水平处于国内领先。经过这台设备处理过后的食材,保留了更多的鲜美滋味。

【只需半小时,就知空气危害有多少】

关心空气质量的你,是否经常查看天气预报中的PM2.5指数,从而决定当天戴不戴口罩?

“但鲜为人知的是,即便两座城市的PM2.5值相同,空气对人体的毒性也可能是天壤之别。”复旦大学环境科学与工程系陈建民教授强调,因为PM2.5指数并不能直接反映空气的生物毒性,因为颗粒物的组成成分不一样,毒性也可能完全不一样,真正对人体有毒害的,其实只是少量具有致畸致癌作用的多环芳烃等有机物和重金属等物质。其次,如果用现有的实验室方法采样检测污染成分,需要数天时间,无法短时间出结果。

为了快速、精准判断空气的生物毒性,陈建民团队耗时5年,研发成功人工智能化多功能气溶胶浓度富集系统与大气颗粒物毒性检测联用仪(以下简称“联用仪”)。这台国产自主研发设备,由PM2.5采集与溶出液制备模块、化学成分分析、毒性检测模块三大模块构成,实现了30分钟内对大气颗粒物生物毒性的在线实时智能播报,对于今后的大气环境监测和健康效应评价具有重要的指导作用。

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复旦大学——联用仪。

陈建民记得,仅仅是为了让不同粒径的颗粒物整体采集效率达到90%,团队就做了上千次实验。经过精心设计与反复实验,这台联用仪的富集系统通过采样、冷凝、浓缩等环节,将颗粒物融入液体,使颗粒物浓度可以浓缩提高一个数量级,不仅浓缩效果比同类产品更好,还有效避免了传统滤膜采集监测法存在的样品污染、样品和试剂的高损耗等问题。在大气毒性检测的方法上,团队也创新性地借鉴了水体毒性检测中的“发光菌检测法”。团队成员隋国栋教授介绍,仪器将颗粒物富集后加到发光菌中,根据发光菌添加污染物后的异光性数值来计算毒性,原理是因为发光菌大部分是海水细菌,正常情况之下发光,但一旦碰到污染物就不发光了。

为了高效完成毒性检测这一套复杂流程,团队还专门和企业合作,设计了一只机械手臂来抓取移液枪,灵活完成各种试剂添加环节。与原先离线检测的数日至数十日相比,这套设备检测全程只需30分钟,大大缩短了检测时间。目前,该联用仪已申请中国发明专利12项、美国发明专利1项。

【取代B超的智能诊断仪来了】

涂上凉凉的糊糊,圆圆的、滑滑的“扫把”就开始在你的肚子上、脖子上游走;那一边,屏幕上就出现了看似模糊的画面。专业医生根据这幅画面就会告诉你,哪里可能有病变。然后,你就要去做组织活检进行病理检查来确认是否真的有了病变。“有了多模态光声分子成像和肿瘤诊断系统,一切都变了。”同济大学程茜教授告诉记者,目前这套系统将在今年的工博会上展出。

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何谓多模态光声分子成像和肿瘤诊断?所谓多模态在这个项目里是指采用超声、光声和光声谱三种生物识别技术,对肿瘤展开探寻、识别和判断。程茜说,目前常规肿瘤诊断都是利用超声波等对身体组织展开“巡察”来发现目标;而多模态光声分子成像技术则根据监测回声的延迟时间、强弱规律等,获得各个脏器的大小、距离和现状等信息,进而发现身体里的血红蛋白、胶原蛋白、脂质等大分子的可疑变化。然后有经验的医生就可依据病理学和临床医学判断是否病变、功能性障碍的程度等。

多模态光声分子成像和肿瘤诊断系统如何工作?“如果说B超作出的判断是‘这里可能有栋房子’,即可能有个肿瘤;我们的智能诊断仪就能分辨出,这栋房子有几个房间、哪个房间里有人、有几个人等更为细致的信息,即确定肿瘤是否为恶性、当前状况、哪一区域的情况最差等更细致、更丰富的信息。”程茜介绍,因为“多模态光声分子成像和肿瘤诊断系统”在超声成像的同时,还采用了激光照射以激发身体里大分子动起来,“运动”信息通过声波传递出去,多管齐下从而获得丰富的数据。

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同济大学-前列腺肿瘤良恶性的光声理化谱分析。

据悉,目前程茜团队已经与同济大学附属同济医院、上海市皮肤病医院、新华医院、瑞金医院等合作展开脊柱、颅脑、肿瘤、皮肤、血液等研究。各大医院的医生对这套设备自带的各种“神器”赞不绝口:“光声谱检测功能,不但直接得到图谱,还有更细的量化数据,有了这些量化参数,医生很容易进行疾病分级分类,确定肿瘤是良还是恶。”“无创性、可重复性对临床检测来说十分重要,这台设备轻松做到,我们觉得它的临床转化潜力很大。”