Das Verständnis der biologischen Zusammensetzung des Umweltpartikels ist wichtig für die Untersuchung seiner erheblichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Ausbreitung von Krankheiten. In dieser Bioaerosol-Probenahmemethode und -analyse kann in vielen Studienbereichen wie Umweltüberwachung und Nachweis von Luftkeimen eine breite Anwendung finden. Um die Gesamtpartikelzahl zu bestimmen, statten Sie zunächst einen laserpartikelzähler in der Luft mit einem Sensor aus, um die Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit zu überwachen.
Sammeln Sie dann die Partikel materie durch den Luftentnahmeanschluss auf der Oberseite des luftgetragenen Laserpartikelzählers und verwenden Sie die Testmodule im Probennehmer, um die Größe jeder Partikelklasse gleichzeitig alle fünf Minuten zu messen. Um Partikelproben von zyklonischen Aerosolprobennehmern zu sammeln, stellen Sie einen zyklonischen Aerosol-Sampler ein, um einen Probenfluss von 323 Litern pro Minute für einen zeitraum von sechs Stunden zu sammeln, und verwenden Sie die automatische Reinigungsfunktion, um das Innere des Probenehmers dreimal mit sterilem Wasser zu waschen. Legen Sie dann den Sampler allein auf ein Regal oder einen Boden und starten Sie die Sammlung.
Am Ende des Sammelzeitraums alle Proben bei 20 Grad Celsius, vor Licht geschützt, bis zu ihrer Analyse lagern. Für die Partikelsammlung durch Filter einen Großvolumen-Luftprobennehmer mit 20,32 x 25,4 Quadratzentimeterfiltern ausstatten und die Probe für den entsprechenden Sammelzeitraum auf einen Durchfluss von 1.000 Litern pro Minute einstellen. Am Ende des Sammelzeitraums alle Proben bei 20 Grad Celsius, vor Licht geschützt, bis zu ihrer Analyse lagern.
Für die biologische Zusammensetzungsanalyse von filtergesammelten Proben legen Sie jeden Filter in ein 50 Milliliter konisches Rohr mit der nach innen gerichteten Probe und der Rückseite des Filters nach innen zur Rohrwand gerichtet. Fügen Sie 10 Perlen in den zentralen Bereich jedes Rohres zur Seite des Filters, der die Probe enthält, und wirbeln Sie das Rohr für 15 Minuten bei Raumtemperatur. Übertragen Sie die Flüssigkeit aus jedem Rohr in neue 50-Milliliter-Röhren und verstärken Sie den V1-zu-V3-Bereich der bakteriellen 16S-rekombinanten DNA und die ITS-Region des pilzrekombinanten RNA-Operons durch Polymerase-Kettenreaktion nach Standardprotokollen.
Für die Probenahme und den Anbau von kultivierbaren Luftbakterien und Pilzen, setzen Sie einen internationalen Standard Andersen sechsstufigen Sampler auf eine Durchflussrate von 28,3 Liter pro Minute für einen 35-minütigen Sammelzeitraum und legen Sie eine Sojabohnen-Kassin-Digest-Agar-Kulturplatte in jede Stufe des Samplers. Probieren Sie die sechs Stufen mit dem Sechs-Stufen-Probenehmer Andersen, wie sie durch die aerodynamischen Durchmesser der Luftteilchen definiert sind, und legen Sie die Bakterienpartikel bei ihrer Erfassung auf die Kulturplatten ab. Kultur die luftgetragenen Bakterien sammelplatten bei 37 Grad Celsius für 24 bis 48 Stunden, bevor die Kolonie bildenden Einheiten von Bakterien auf jeder Probenplatte für jede Stufe zählen.
Sammeln Sie die Bakterien aus jeder Platte nach 48 bis 72 Stunden Kultur in zwei Milliliter-Zentrifugenröhren und extrahieren Sie die DNA mit einem Mehrquellen-DNA-Extraktionskit nach Standardprotokollen. Bei dieser repräsentativen Probenahme aus einem Milchviehbetrieb war die Konzentration von Aerosolpartikeln im Dezember am höchsten und im Oktober am niedrigsten, möglicherweise aufgrund von Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen. Die Konzentration der inhalierbaren Aerosolpartikel, die die tiefen Atemwege erreichen können, machte mehr als 99 % der gesamten Partikelkonzentration aus, was zu ernsthaften potenziellen Gefahren für Mensch und Tier führte.
Hier zeigt die Analyse der Bioaerosolproben, die während der trüben Tage auf dem Campus des Beijing Institute of Technology am 20. Dezember 2016 gesammelt wurden, dass der zyklonische Aerosol-Sampler viel mehr Gattungen von Bakterien sammelte als der hochvolumige Luftprobenehmer mit Filtern. Beide Probenehmer zeigten jedoch eine gleiche Sammeleffizienz und fast die gleiche Anzahl von Gattungshäufigkeiten für die Pilzsammlung. Wie in dieser Abbildung dargestellt, kann ein Andersen sechsstufiger Sampler verwendet werden, um die verschiedenen Arten von in der Luft kultivierbaren Bakterien zu sammeln, die in verschiedenen Umgebungen vorhanden sind, wie z. B. in den vier verschiedenen Arten von Schweinereien, die in dieser Studie bewertet wurden.
Die anschließende Kultur der Luftproben zeigte, dass der Gehalt der verschiedenen vorherrschenden Bakteriengattungen zwischen den verschiedenen Einrichtungen variierte. Es gibt viele Faktoren, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Bioaerosolkonzentration und die Umweltbedingungen, die bei der Art der Aerosolprobenahme berücksichtigt werden sollten. Metagenomik kann auch verwendet werden, um die genetische Information als Ganzes zu erwerben, ohne einzelne Organismen zu trennen.
Unsere Protokolle und unsere Ergebnisse können anderen Forschern auf der ganzen Welt helfen, die gesundheitlichen Auswirkungen von Pilz- und bakteriellen Bioaerosolen unter verschiedenen Umweltbedingungen weiter zu erforschen.
