SKC空氣采樣器有很多款,下文介紹一些采樣器的分類。
沖擊器和旋風(fēng)分離器
狹縫采樣器和安德森6級(jí)采樣器以及旋風(fēng)分離器等沖擊器已用于采樣空氣傳播的病毒。它們是有源采樣器,需要真空泵來吸入氣溶膠,并且進(jìn)入的氣流中的顆粒會(huì)通過小噴嘴(以孔或縫的形式)加速。當(dāng)它們被拉過這些設(shè)備時(shí),具有高慣性的粒子會(huì)撞擊到收集介質(zhì)的表面。然后,收集培養(yǎng)基中回收和它們的等分試樣用于病毒分離或其它分析。例如,使用帶有液體收集介質(zhì)的高分辨率狹縫采樣器收集空中傳播的嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒; 在這項(xiàng)工作中,盡管10個(gè)樣本中有2個(gè)為RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng))陽性,但所有病毒培養(yǎng)均為陰性。產(chǎn)生負(fù)面結(jié)果的原因可能是空氣中存在的病毒水平較低,或者這些設(shè)備不足以對(duì)霧化的病毒進(jìn)行采樣。共同撞擊的設(shè)計(jì)的實(shí)際限制限制了小的截止大小(粒徑用50%的收集效率)為0·2-0·3 μ微米。例如,為了收集30nm的顆粒,63的噴嘴尺寸 μ是必需的M(這是非常具有挑戰(zhàn)性的制造)以聲速運(yùn)行(這有損于病毒)。
旋風(fēng)分離器在顆粒上施加離心力,使它們偏離氣流并撞擊到收集壁上。它們不是設(shè)計(jì)為高效率(> 95%)為采樣大小范圍從10nm至大于10 μ米; 收集效率是30-90%為PM 10(顆粒物質(zhì)≤10 μ M)和用于PM 0-40%2·5 (顆粒物≤2·5 μ米)的傳統(tǒng)的單級(jí)旋風(fēng)。但是,游離病毒顆??赡苄∮?00 nm,因此無法有效收集。常規(guī)旋風(fēng)采樣器的改進(jìn)在某種程度上改善了其性能。由國(guó)家職業(yè)安全與健康研究所(NIOSH)開發(fā)的一個(gè)采樣器是一種多級(jí)旋風(fēng)分離器,其工作流量為3·5 l min -1:先收集15 ml的試管氣溶膠顆粒> 4 μ m時(shí),第二個(gè)是1·5毫升管一個(gè)1和4之間收集顆粒 μ m和第三個(gè)是一個(gè)聚四氟乙烯(PTFE)過濾器,其捕獲那些<1 μ微米。Cao等人使用此采樣器在沉降室內(nèi)收集實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的甲型H1N1流感病毒氣溶膠。發(fā)現(xiàn),通過RT-PCR測(cè)量的總收集病毒數(shù)量的收集效率與通過SKC BioSampler(被認(rèn)為是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))采樣15分鐘所獲得的效率相同。但是,以BioSampler為參考,NIOSH旋風(fēng)分離器收集到的病毒中只有34%仍然具有傳染性,這可能是由于干燥引起的。Blachere等。在醫(yī)院急診室中使用了NIOSH氣旋來收集空氣傳播的流感病毒。他們發(fā)現(xiàn),通過RT-PCR在81個(gè)樣本中的11個(gè)中檢測(cè)到了甲型流感病毒(IAV)RNA,并且包含該病毒的氣溶膠顆粒中有一半以上< 4μm,在可吸入顆粒尺寸范圍內(nèi)(吸入的顆粒能夠通過纖毛氣道)。
液體氣旋收集器也已用于病毒氣溶膠采樣,其中液體介質(zhì)會(huì)移出然后收集被困在氣旋壁上的顆粒。在一項(xiàng)研究中,液體旋風(fēng)收集器和安德森級(jí)聯(lián)撞擊器(ACI)用于受感染的豬(產(chǎn)生收集霧化IAV,豬繁殖與呼吸綜合征病毒和豬流行性腹瀉病毒顆粒阿隆索等人。。來自這兩種設(shè)備的收集介質(zhì)的等分試樣用于細(xì)胞培養(yǎng)物中的RT-PCR和病毒分離。在該研究中發(fā)現(xiàn)了所有三種病毒,并且在旋風(fēng)分離器或ACI收集的樣品中,幾何平均顆粒濃度沒有差異。盡管旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的進(jìn)步,切斷尺寸為這些設(shè)備(主要是> 1 μ M)不能滿足小尺寸的含病毒顆粒的采樣要求。而且,從旋風(fēng)器的動(dòng)作造成物理損壞可以停用病毒,導(dǎo)致收集的感染性病毒被低估。
使用ACI的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠收集包含不同粒度范圍的病毒的顆粒。對(duì)于顆粒> 1 μ m時(shí),ACI或類似的裝置是用于選擇性粒度采樣主采樣器。但是,對(duì)于狹縫采樣器和旋風(fēng)分離器,ACI依靠后過濾器(放置在撞擊器的下游)來收集細(xì)顆粒。另外,它的壁損失(顆粒沉積在內(nèi)壁表面上,而不是的收集介質(zhì)上)相當(dāng)可觀。
液體撞擊器是收集霧化病毒常用的采樣器,因?yàn)橐后w收集介質(zhì)有助于維持病毒的生存力,并且通??梢灾苯佑糜诎邏K分析等分析方法,而無需從表面提取病毒或過濾器。但是,某些用于細(xì)菌和真菌的收集介質(zhì)不適用于病毒。例如,礦物油是非營(yíng)養(yǎng)性的,因此不支持微生物的復(fù)制,但仍能使它們保持生命(這對(duì)于準(zhǔn)確枚舉所收集的微生物很重要),不能用于病毒。當(dāng)用于細(xì)菌和真菌時(shí),將礦物油收集的微生物混合物過濾通過0·45‐ μ過濾器和殘留在過濾器上的微生物可通過將其沖洗到容器中來回收。病毒,通過所需要的病毒(如0·22-小孔徑濾波器濾波礦物油μ米過濾器)需要過多的壓力將被損壞到病毒。
常用的液體撞擊器包括全玻璃撞擊器(AGI)和BioSampler。AGI通過迫使氣流在瓶子內(nèi)突然改變方向來工作。在該采樣過程中,形成空氣的在瓶口上一方面內(nèi)部的液體收集介質(zhì)氣泡增加了通過擴(kuò)散小顆粒的收集效率,同時(shí)在另一方面引起的收集病毒reaerosolization; Riemenschneider酒店等。BioSampler通過(i)小化顆粒反彈和再氣溶膠化的影響以及(ii)延長(zhǎng)其采樣時(shí)間而又保留了所收集的微生物的活力來改善AGI-30。它通過沉積顆粒到在渦旋運(yùn)動(dòng)的收集介質(zhì)通過三個(gè)0·630毫米切向噴嘴以聲速,產(chǎn)生波長(zhǎng)約300的截止尺寸。BioSampler被Anderson等人使用。研究了五個(gè)豬場(chǎng)在夏季和秋季/冬季的IAV。他們發(fā)現(xiàn)豬的IAV脫落在兩個(gè)季節(jié)都發(fā)生,但是這些霧化病毒的檢測(cè)取決于氣候條件或飼養(yǎng)管理等因素。BioSampler還用于收集人體模型靶標(biāo)吸入的IAV和活禽市場(chǎng)中的IAV(Kang)。在前一項(xiàng)研究中未檢測(cè)到流感病毒RNA,可能是由于距病毒源較遠(yuǎn)的病毒濃度較低或人體模型暴露時(shí)間相對(duì)較短,而在后者的研究中在氣溶膠樣品中發(fā)現(xiàn)了禽流感病毒核酸。
AGI‐4,AGI‐30(數(shù)字是指孔口到燒瓶底部的距離,單位為毫米)和BioSampler已用作參考采樣器。盡管其液體收集介質(zhì)可直接用于分子分析技術(shù)(例如PCR或酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA))的優(yōu)勢(shì),但仍需進(jìn)一步評(píng)估其作為參考的用途。首先,它們的0·9-cm的入口被設(shè)計(jì)成模仿人類上呼吸道系統(tǒng)在從空氣流中除去大顆粒。入口效率,定義為在環(huán)境空氣進(jìn)入所述采樣到的顆粒的部分,是為1- 98%以上μ m個(gè)粒子,但顯著降低到80%左右為5 μ m個(gè)基于在生產(chǎn)商推薦的試驗(yàn)流的12·5升min的速率-1。為5- 20%觀察到損耗μ m個(gè)粒子不進(jìn)入采樣權(quán)證在其使用提醒用于采樣較大含病毒顆粒。其次,Han和Mainelis發(fā)現(xiàn)沉積顆粒(熒光聚苯乙烯乳膠(PSL))和枯草芽孢桿菌細(xì)胞和芽枝狀枝孢孢子的BioSampler的內(nèi)壁高達(dá)30%和reaerosolization率范圍從0·2%至6·9%。對(duì)于AGI-30,Riemenschneider等人。發(fā)現(xiàn),隨著流速的增加,MS2噬菌體的再氣溶膠化(單個(gè)病毒粒子粒徑?28 nm)也增加。此外,霍根等。發(fā)現(xiàn)AGI-30,BioSampler和熔塊起泡器對(duì)噬菌體MS2和T3(單個(gè)病毒體粒徑?45 nm)的收集效率在20-100 nm的粒徑范圍內(nèi)低于10%。BioSampler和AGI-30的50%截止尺寸在12·5 l min -1時(shí)均為300 nm 。由于通過擴(kuò)散和維持病毒感染力進(jìn)行收集,BioSampler的8 l min -1對(duì)MS2氣溶膠采樣更為有效。雖然通過擴(kuò)散收集的流量在低流速下會(huì)增強(qiáng),但流速降低會(huì)導(dǎo)致依賴慣性的物理收集效率降低。因此,應(yīng)謹(jǐn)慎行事,以進(jìn)一步降低流速,并有必要進(jìn)行研究以確定采樣空氣傳播病毒的流速。后,BioSampler高離心力也滅活流感病毒的一個(gè)顯著分?jǐn)?shù)。因此,迫切需要一種新型的空氣傳播病毒采樣器,以便在較大范圍的含病毒顆粒中進(jìn)行較少暴力但有效的采樣。
還對(duì)這些撞擊物進(jìn)行了改良,以試圖提高其對(duì)含有傳染原的顆粒的收集效率。一種改進(jìn)的活塞式機(jī)械的肺活量計(jì),它被用作蓄能室呼出或咳嗽氣霧劑,與BioSampler相結(jié)合,被用于咳嗽和呼氣期間收集流感病毒。溫度控制或相對(duì)濕度(RH)控制的AGI-30和被用于采樣含有細(xì)菌氣溶膠過濾器。與傳統(tǒng)采樣器相比,這些改進(jìn)的采樣器實(shí)現(xiàn)了相對(duì)更高的采集效率,尤其是在條件下(干燥或寒冷的條件下),因?yàn)椴蓸迎h(huán)境會(huì)導(dǎo)致微生物失活。其中一些經(jīng)過改進(jìn)的采樣器尚未經(jīng)過空氣傳播病毒收集的測(cè)試,但是已經(jīng)積極地進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)生物氣溶膠采樣器用于病毒收集的修改。
空氣傳播病毒普通采樣器的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
鑒于含病毒的氣溶膠的粒徑范圍很廣,而撞擊器或撞擊器對(duì)小于500 nm的顆粒效率較低,因此過濾器被廣泛用于采樣空氣傳播的病毒。過濾器的收集機(jī)制包括攔截,慣性碰撞,擴(kuò)散和靜電吸引。PTFE和纖維素過濾器已用于采樣含病毒的氣溶膠。在這些研究中檢測(cè)到了機(jī)載鼻病毒RNA,低致病性禽流感病毒RNA和VZV DNA。然而,過濾過程很可能脫水病毒采樣; 同樣,采樣后從過濾器中提取收集到的病毒會(huì)導(dǎo)致大部分收集到的病毒失活。Fabian等。報(bào)道,與BioSampler相比,特富龍和明膠過濾器分別僅回收了22%和10%的傳染性流感病毒。Li等。評(píng)估了5 ml BioSampler,明膠過濾器和玻璃纖維過濾器用于收集H1N1流感病毒的性能,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)被捕獲的病毒失活是從過濾器中提取病毒的結(jié)果。同樣,Li等人以BioSampler作為參比樣品,比較了使用氧化鋁納米纖維與玻璃纖維過濾器獲得的MS2噬菌體的相對(duì)提取效率; 納米纖維過濾器的提取效率低于10%,而玻璃纖維過濾器的提取效率則在32·3%至162%之間變化。
在常用的過濾器中,明膠過濾器是*的,因?yàn)樗梢匀芙庠谝后w中以在細(xì)胞培養(yǎng)物中進(jìn)行分子或病毒計(jì)數(shù),而不會(huì)顯著影響許多病毒的生存能力。趙等。評(píng)估了四個(gè)采樣器(帶有明膠過濾器的六級(jí)ACI,AGI-30,OMNI-3000和MD8)的霧化傳染性法氏囊病病毒(IBDV)的收集,發(fā)現(xiàn)明膠過濾器具有100%的物理收集效率而沒有顯著影響脫水效應(yīng),可能是由于IBDV的“抗壓性”所致。明膠過濾器對(duì)活的親水性病毒的收集效率比核孔聚碳酸酯過濾器的收集效率高10倍,因?yàn)樵S多親水性病毒需要水合才能保持活力。然而,明膠過濾器仍然存在采樣和提取問題。Fabian等。使用明膠過濾器回收了總有生命的IAV的23%,而在臺(tái)式病毒加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)中,可從BioSampler中回收了100%。一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)由一個(gè)便攜式MD8空氣采樣器組成,該系統(tǒng)通過軟管連接到明膠過濾器上,用于捕獲咳嗽氣溶膠中的流感病毒,盡管據(jù)報(bào)道病毒失活是一個(gè)問題。采樣條件對(duì)于在明膠過濾器上成功收集病毒非常重要。相對(duì)濕度低會(huì)導(dǎo)致病毒干燥,相對(duì)濕度高會(huì)導(dǎo)致明膠過濾器溶解。這些過濾器必須的時(shí)間(<15分鐘的采樣時(shí)間)短周期中使用,因?yàn)樗鼈兒芸熳兏?,然后在較高溫度下熔化它們。因此,過濾器收集的病毒通常比分子分析更適合用于分子分析,因?yàn)楦稍?,提取和后采樣過程會(huì)滅活大部分感染性病毒。
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