主动式生物气溶胶采样器在医院环境中检测SARS-CoV-2的空气采样策略及意义

本研究针对医院环境中SARS-CoV-2的 airborne transmission（空气传播）风险，通过主动式生物气溶胶采样器（Coriolis Micro?等）结合数字建模优化采样策略，首次在意大利布雷西亚医院病房中定量检测到病毒RNA（1171-2225 copies/m3 ），证实空气采样可作为医院感染控制的常规监测工具，为呼吸道病原体防控提供新范式。

　　

论文解读
当COVID-19疫情席卷全球时，一个关键问题悬而未决：医院作为高风险场所，如何精准捕捉空气中飘散的SARS-CoV-2病毒？传统1-2米的“安全距离”假设被多项研究质疑，而世界卫生组织（WHO）却仅提供表面采样的指导。更棘手的是，空气中病毒浓度极低且受通风、患者活动等多因素干扰，现有数据因缺乏标准化方法而难以比较。意大利布雷西亚大学联合多家机构的研究团队在《Journal of Aerosol Science》发表的研究，首次将数字建模与高灵敏度空气采样技术结合，为这一难题提供了创新解决方案。

研究团队采用三项核心技术：1）基于HERON MS Twin Color移动测绘系统的室内数字孪生（Digital Twin）建模，实现医院病房厘米级精度三维重建；2）三种主动式生物气溶胶采样器（Coriolis Micro? 300 L/min高流量、Coriolis Compact?干式收集、BioSpot GEM?低流量）并行采样；3）优化后的实时逆转录PCR（rRT-PCR）结合聚乙二醇（PEG）10倍浓缩技术，将检测限降至2 log₁₀
copies/mL。样本来自布雷西亚医院2021/22冬季疫情高峰期的8间病房，涵盖ICU和普通病区。

研究结果
3.1 受控实验验证
通过二氧化钛（TiO₂
）纳米颗粒和SARS-CoV-2替代物（EURM-019）的模拟实验，发现300 L/min高流量采样结合PEG浓缩可检测低至10²
copies/μL的病毒RNA，而常规RT-PCR会漏检“呼吸级”低浓度（7.13×10¹
copies/mL）。

3.2 医院数字建模
激光雷达（LiDAR）生成的病房蓝图精准标注采样点（距墙1米、避开通风口），虚拟导览系统减少人员暴露时间。负压病房的实际门禁状态（需常开）等细节被完整记录，揭示传统建筑图纸与现实的偏差。

3.3 空气采样实证
在4间病房的10倍浓缩样本中，仅高流量Coriolis Micro?检出病毒RNA（最高2225 copies/m³
），且阳性结果出现在意料之外的场景：Room 1中4名戴口罩患者与Room 4中2名未戴口罩者共存时均检出，而气管切开患者集中的房间反而阴性。CO₂
监测显示通风有效（570-680 ppm），但无法完全消除气溶胶传播风险。

结论与意义
该研究突破性地证明：1）医院空气监测必须结合高流量采样（≥300 L/min）与核酸浓缩技术；2）病毒扩散不受患者临床表型（如气管切开）单一因素主导，暗示传播机制的复杂性；3）数字孪生技术可优化采样策略，减少对医疗活动的干扰。尽管未建立病毒浓度与感染风险的直接关联，但为WHO未来制定空气采样标准提供了关键数据。正如作者强调，这项“概念验证”将推动空气采样从研究工具转型为医院常规感染监测手段，不仅适用于SARS-CoV-2，更为未来应对新发呼吸道病原体树立了技术标杆。