来源微信公众号：生物气溶胶实验室YaoLab

生物气溶胶暴露会引发过敏、呼吸系统感染、传染病爆发或被用作大规模杀伤性武器，严重威胁着人群的健康及社会和平与安定。传统的生物气溶胶检测一般采用离线分析的方法，即先采样后分析。现有的基于激光诱导荧光的检测方法如UV-APS或WIBS，虽然能够实时监测生物气溶胶的浓度，但由于受到背景杂质以及微弱荧光信号影响而导致较多的假阳性与假阴性。近年来，激光捕获结合拉曼光谱等光学手段，可以实现对生物颗粒的原位甄别。过去研究已经成功地将不同的真菌孢子、花粉以及细菌等颗粒通过激光捕获的方式悬浮固定，并且获得相应的拉曼光谱。但是，由于受环境成分干扰太大，缺乏特征谱峰，在实际环境中颗粒检测存在非常大的挑战，甚至不能够区分所捕获的颗粒是生物还是非生物。

要茂盛课题组早期过去开展了基于微波辐射灭活空气中的细菌、真菌的研究。研究发现，还有水分的生物颗粒经过吸收微波后会发生细胞膜破裂等现象。同时，课题组也开展了利用激光捕获生物颗粒物的研究。基于这些研究基础，课题组试想是否可以将二者结合在一起实现生物气溶胶实时在线监测。如果用微波辐射激光悬浮固定的生物颗粒如真菌孢子或者细菌，颗粒是否会突然发生破裂，导致捕获到的生物颗粒发生漂移或者逃逸现象?将激光捕获与微波辐射集成在一起监测单个生物气溶胶颗粒在学术界从未有报道。

在国家自然科学基金委的支持下，课题组经过两年多的努力，集成激光原位捕获与微波辐射创建了空气中单个活性生物粒子可肉眼识别系统(BioAeroLMD)。该项研究以“Single viable fungal aerosol particle discerning using naked eye assisted with laser trapping and microwaving “为题在线发表在Atmos Environ刊物上 (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231022005003)，相关技术也获得国家发明专利。

近日在国家重点研发项目的进一步支持下，对现有技术进行升级，集成激光捕获、微波辐射与高速摄像系统，实现了对真实环境空气中的生物颗粒物的实时捕获和监测。

课题组发明的BioAeroLMD能将复杂的生物气溶胶识别实现为一种可以用肉眼来观察识别的简单物理漂移或逃逸现象。该项目实现从0到1的科技发明，开拓生物气溶胶监测的新阵地，也可为微波辐射单个气溶胶颗粒的动力学研究创建了革命性的手段。该项研究是课题组在生物气溶胶实时监测研究和技术突破上迈出的重要的一步，在真实环境中实现了实时监测空气中有活性的生物颗粒。此外，该设备也同时实现了对空气中有活性颗粒的抓取与杀灭(Capture & Kill)，目前该设备已经处于产业化试用改进成型阶段。