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SKC微生物采样器的分类
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SKC空气采样器有很多款,下文介绍一些采样器的分类。

采样器

 

冲击器和旋风分离器

狭缝采样器和安德森6级采样器以及旋风分离器等冲击器已用于采样空气传播的病毒。它们是有源采样器,需要真空泵来吸入气溶胶,并且进入的气流中的颗粒会通过小喷嘴(以孔或缝的形式)加速。当它们被拉过这些设备时,具有高惯性的粒子会撞击到收集介质的表面。然后,收集培养基中回收和它们的等分试样用于病毒分离或其它分析。例如,使用带有液体收集介质的高分辨率狭缝采样器收集空中传播的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒; 在这项工作中,尽管10个样本中有2个为RT-PCR(逆转录-聚合酶链反应)阳性,但所有病毒培养均为阴性。产生负面结果的原因可能是空气中存在的病毒水平较低,或者这些设备不足以对雾化的病毒进行采样。共同撞击的设计的实际限制限制了最小的截止大小(粒径用50%的收集效率)为0·2-0·3  μ微米。例如,为了收集30nm的颗粒,63的喷嘴尺寸 μ是必需的M(这是非常具有挑战性的制造)以声速运行(这有损于病毒)。

旋风分离器在颗粒上施加离心力,使它们偏离气流并撞击到收集壁上。它们不是设计为高效率(> 95%)为采样大小范围从10nm至大于10  μ米; 收集效率是30-90%为PM 10(颗粒物质≤10  μ M)和用于PM 0-40%2·5 (颗粒物≤2·5  μ米)的传统的单级旋风。但是,游离病毒颗粒可能小于100 nm,因此无法有效收集。常规旋风采样器的改进在某种程度上改善了其性能。由国家职业安全与健康研究所(NIOSH)开发的一个采样器是一种多级旋风分离器,其工作流量为3·5 l min -1:先收集15 ml的试管气溶胶颗粒> 4  μ m时,第二个是1·5毫升管一个1和4之间收集颗粒 μ m和第三个是一个聚四氟乙烯(PTFE)过滤器,其捕获那些<1  μ微米。Cao等人使用此采样器在沉降室内收集实验室产生的甲型H1N1流感病毒气溶胶。发现,通过RT-PCR测量的总收集病毒数量的收集效率与通过SKC BioSampler(被认为是行业标准)采样15分钟所获得的效率相同。但是,以BioSampler为参考,NIOSH旋风分离器收集到的病毒中只有34%仍然具有传染性,这可能是由于干燥引起的。Blachere。在医院急诊室中使用了NIOSH气旋来收集空气传播的流感病毒。他们发现,通过RT-PCR在81个样本中的11个中检测到了甲型流感病毒(IAV)RNA,并且包含该病毒的气溶胶颗粒中有一半以上<  m,在可吸入颗粒尺寸范围内(吸入的颗粒能够通过纤毛气道)。

液体气旋收集器也已用于病毒气溶胶采样,其中液体介质会移出然后收集被困在气旋壁上的颗粒。在一项研究中,液体旋风收集器和安德森级联撞击器(ACI)用于受感染的猪(产生收集雾化IAV,猪繁殖与呼吸综合征病毒和猪流行性腹泻病毒颗粒阿隆索等人。。来自这两种设备的收集介质的等分试样用于细胞培养物中的RT-PCR和病毒分离。在该研究中发现了所有三种病毒,并且在旋风分离器或ACI收集的样品中,几何平均颗粒浓度没有差异。尽管旋风分离器设计的进步,切断尺寸为这些设备(主要是> 1  μ M)不能满足小尺寸的含病毒颗粒的采样要求。而且,从旋风器的动作造成物理损坏可以停用病毒,导致收集的感染性病毒被低估。

使用ACI的主要优点是能够收集包含不同粒度范围的病毒的颗粒。对于颗粒> 1  μ m时,ACI或类似的装置是用于选择性粒度采样主采样器。但是,对于狭缝采样器和旋风分离器,ACI依靠后过滤器(放置在撞击器的下游)来收集细颗粒。另外,它的壁损失(颗粒沉积在内壁表面上,而不是指定的收集介质上)相当可观。

液体冲击器

液体撞击器是收集雾化病毒常用的采样器,因为液体收集介质有助于维持病毒的生存力,并且通常可以直接用于斑块分析等分析方法,而无需从表面提取病毒或过滤器。但是,某些用于细菌和真菌的收集介质不适用于病毒。例如,矿物油是非营养性的,因此不支持微生物的复制,但仍能使它们保持生命(这对于准确枚举所收集的微生物很重要),不能用于病毒。当用于细菌和真菌时,将矿物油收集的微生物混合物过滤通过0·45‐ μ过滤器和残留在过滤器上的微生物可通过将其冲洗到容器中来回收。病毒,通过所需要的病毒(如0·22-小孔径滤波器滤波矿物油μ米过滤器)需要过多的压力将被损坏到病毒。

常用的液体撞击器包括全玻璃撞击器(AGI)和BioSampler。AGI通过迫使气流在瓶子内突然改变方向来工作。在该采样过程中,形成空气的在瓶口上一方面内部的液体收集介质气泡增加了通过扩散小颗粒的收集效率,同时在另一方面引起的收集病毒reaerosolization; Riemenschneider酒店。BioSampler通过(i)最小化颗粒反弹和再气溶胶化的影响以及(ii)延长其采样时间而又保留了所收集的微生物的活力来改善AGI-30。它通过沉积颗粒到在涡旋运动的收集介质通过三个0·630毫米切向喷嘴以声速,产生波长约300的截止尺寸。BioSampler被Anderson等人使用。研究了五个猪场在夏季和秋季/冬季的IAV。他们发现猪的IAV脱落在两个季节都发生,但是这些雾化病毒的检测取决于气候条件或饲养管理等因素。BioSampler还用于收集人体模型靶标吸入的IAV和活禽市场中的IAV(Kang)。在前一项研究中未检测到流感病毒RNA,可能是由于距病毒源较远的病毒浓度较低或人体模型暴露时间相对较短,而在后者的研究中在气溶胶样品中发现了禽流感病毒核酸。

AGI‐4,AGI‐30(数字是指孔口尖端到烧瓶底部的距离,单位为毫米)和BioSampler已用作参考采样器。尽管其液体收集介质可直接用于分子分析技术(例如PCR或酶联免疫吸附测定(ELISA))的优势,但仍需进一步评估其作为参考的用途。首先,它们的0·9-cm的入口被设计成模仿人类上呼吸道系统在从空气流中除去大颗粒。入口效率,定义为在环境空气进入所述采样到的颗粒的部分,是为1- 98%以上μ m个粒子,但显着降低到80%左右为5  μ m个基于在生产商推荐的试验流的12·5升min的速率-1。为5- 20%观察到损耗μ m个粒子不进入采样权证在其使用提醒用于采样较大含病毒颗粒。其次,Han和Mainelis发现沉积颗粒(荧光聚苯乙烯乳胶(PSL))和枯草芽孢杆菌细胞和芽枝状枝孢孢子的BioSampler的内壁高达30%和reaerosolization率范围从0·2%至6·9%。对于AGI-30,Riemenschneider等人。发现,随着流速的增加,MS2噬菌体的再气溶胶化(单个病毒粒子粒径〜28 nm)也增加。此外,霍根。发现AGI-30,BioSampler和熔块起泡器对噬菌体MS2和T3(单个病毒体粒径〜45 nm)的收集效率在20-100 nm的粒径范围内低于10%。BioSampler和AGI-30的50%截止尺寸在12·5 l min -1时均为300 nm 。由于通过扩散和维持病毒感染力进行收集,BioSampler的8 l min -1对MS2气溶胶采样更为有效。虽然通过扩散收集的流量在低流速下会增强,但流速降低会导致依赖惯性的物理收集效率降低。因此,应谨慎行事,以进一步降低流速,并有必要进行研究以确定采样空气传播病毒的流速。最后,BioSampler高离心力也灭活流感病毒的一个显著分数。因此,迫切需要一种新型的空气传播病毒采样器,以便在较大范围的含病毒颗粒中进行较少暴力但有效的采样。

还对这些撞击物进行了改良,以试图提高其对含有传染原的颗粒的收集效率。一种改进的活塞式机械的肺活量计,它被用作蓄能室呼出或咳嗽气雾剂,与BioSampler相结合,被用于咳嗽和呼气期间收集流感病毒。温度控制或相对湿度(RH)控制的AGI-30和被用于采样含有细菌气溶胶过滤器。与传统采样器相比,这些改进的采样器实现了相对更高的采集效率,尤其是在极端条件下(干燥或寒冷的条件下),因为极端采样环境会导致微生物失活。其中一些经过改进的采样器尚未经过空气传播病毒收集的测试,但是已经积极地进行了标准生物气溶胶采样器用于病毒收集的修改。

空气传播病毒普通采样器的优缺点对比

筛选器

鉴于含病毒的气溶胶的粒径范围很广,而撞击器或撞击器对小于500 nm的颗粒效率较低,因此过滤器被广泛用于采样空气传播的病毒。过滤器的收集机制包括拦截,惯性碰撞,扩散和静电吸引。PTFE和纤维素过滤器已用于采样含病毒的气溶胶。在这些研究中检测到了机载鼻病毒RNA,低致病性禽流感病毒RNA和VZV DNA。然而,过滤过程很可能脱水病毒采样; 同样,采样后从过滤器中提取收集到的病毒会导致大部分收集到的病毒失活。Fabian。报道,与BioSampler相比,特富龙和明胶过滤器分别仅回收了22%和10%的传染性流感病毒。Li。评估了5 ml BioSampler,明胶过滤器和玻璃纤维过滤器用于收集H1N1流感病毒的性能,发现大多数被捕获的病毒失活是从过滤器中提取病毒的结果。同样,Li等人以BioSampler作为参比样品,比较了使用氧化铝纳米纤维玻璃纤维过滤器获得的MS2噬菌体的相对提取效率; 纳米纤维过滤器的提取效率低于10%,而玻璃纤维过滤器的提取效率则在32·3%至162%之间变化。

在常用的过滤器中,明胶过滤器是独特的,因为它可以溶解在液体中以在细胞培养物中进行分子或病毒计数,而不会显着影响许多病毒的生存能力。赵。评估了四个采样器(带有明胶过滤器的六级ACI,AGI-30,OMNI-3000和MD8)的雾化传染性法氏囊病病毒(IBDV)的收集,发现明胶过滤器具有100%的物理收集效率而没有显着影响脱水效应,可能是由于IBDV的“抗压性”所致。明胶过滤器对活的亲水性病毒的收集效率比核孔聚碳酸酯过滤器的收集效率高10倍,因为许多亲水性病毒需要水合才能保持活力。然而,明胶过滤器仍然存在采样和提取问题。Fabian。使用明胶过滤器回收了总有生命的IAV的23%,而在台式病毒加标回收实验中,可从BioSampler中回收了100%。一个简单的系统由一个便携式MD8空气采样器组成,该系统通过软管连接到明胶过滤器上,用于捕获咳嗽气溶胶中的流感病毒,尽管据报道病毒失活是一个问题。采样条件对于在明胶过滤器上成功收集病毒非常重要。相对湿度低会导致病毒干燥,相对湿度高会导致明胶过滤器溶解。这些过滤器必须的时间(<15分钟的采样时间)短周期中使用,因为它们很快变干,然后在较高温度下熔化它们。因此,过滤器收集的病毒通常比分子分析更适合用于分子分析,因为干燥,提取和后采样过程会灭活大部分感染性病毒。

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