微生物气溶胶的过去、现在及将来

01Bioaerosol的研究历史背景简介什么是bioaerosol什么是bioaerosol为什么要研究bioaerosol为什么要研究bioaerosol为什么要研究bioaerosol生物气溶胶，通常是指空气动力学直径在100µm以内的含有微生物和其他物成分的气溶胶，主要包括细菌、病毒、真菌、放线菌、昆虫（包过尘螨等）及其碎片和分泌物、立克次体、花粉、蕨类孢子和各种菌类毒素等背景简介19世纪里程碑20世纪(1900-1980s)21世纪Bioaerosol发展阶段①发现（1833）达尔文（1833）从空气中的灰尘中发现霉菌孢子。Pasteur（1861）提出空气中本身存在人类肉眼看不见的生物，反驳无生源说。②里程碑式（1887）Haldane&Anderson调查了英国某所学校以及居民住宅空气中的霉菌和细菌，说明了通风以及昼夜变化对空气中微生物的影响。这一研究被视为气溶胶领域开创性的研究。③迅猛发展在空气中陆续发现青霉孢子（1901）、苏云金芽孢杆菌（1902），以及医院中发现天花病毒（1905）的传播。1908年Science杂志报道了一种新方法撞击法，此后人们对采样方法陆续进行了改进。④新纪元1988年PCR技术出现之后，科学家们为了增进学术界对生物气溶胶领域的了解已经做了很多工作及努力。在过去的近30年中的研究气溶胶的研究经历了3个特别的时刻：1994——1997——20051发展进程与传统学科相比，仍有许多问题需要解决！02Bioaerosol的样品采集液体捕捉法撞击法静电沉降法气溶胶到水溶胶的采样过程，大体积采样和是否便携是两个关键考虑因素，如BioSampler以培养基为采集介质，微生物撞击并附着在培养基上。如BioStage和Andersen六级采样器通过静电场力的作用将带电的生物气溶胶颗粒收集到采样介质上。2生物气溶胶的样品采集由于不同颗粒物物理性质不同，分别适用于不同的采样方式膜过滤法使用滤膜截留微生物颗粒。Andersen六级生物采样器和BioStage采样器都以培养基为采样介质，微生物被采集后直接在培养基上培养。Andersen生物采样器是在普通六级采样器的基础上改造的，是为了模仿人的呼吸系统而设计的：第一层（最上面的一层）代表人的鼻腔和口腔；第二层代表咽部；第三层代表气管和主支气管；第四层代表支气管；第五层代表终端支气管；第六层是肺泡（Andersen,1958）。BioStage和Andersen六级生物采样器为均为28.3L/min在低采样速率和高的静电场条件下，静电采样法对空气中的过敏原和毒素的采集效果比BioStage更突出。与液体捕捉采样法相比，静电采样法需要消耗更低的能耗，采样效果受静电场强、采样速率及目标微生物所带电荷影响，在一定的条件下对0.3~0.5μm的颗粒的采样效率可以达到90%。2生物气溶胶的样品采集Biosampler液体撞击采样器可以收集可吸入颗粒，同时避免了以往液体采样器存在的一些问题，如颗粒回弹、二次汽化及保存生物颗粒的完整性等。该采样器对于粒径在0.5μm以上颗粒的收集效率大约为90%。BioSampler流量为12.5L/min。采样器采样体积采样方式样品环境回收率Omni3000wetconcentratorsampler4155-8130LPM10气溶胶收集到无菌DNA的PBS缓冲液中养猪场，诊所和避难所室内空气61%BioSampler375L将PM10收集到无菌无DNA的水中，该溶液用47mm无菌聚碳酸酯膜过滤养猪场样品69%Mini-Vol

采样器22752L将PM10颗粒收集到47mm无菌聚碳酸酯膜上半都市室外空气样品84%中等体积URG采样器190080L收集到47mm无菌聚碳酸酯膜上森林室外空气样品中速双头过滤采样器72000L无菌47mm石英滤膜农业和城市室外空气样品2生物气溶胶的样品采集静电场采样器自动监测采样器2生物气溶胶的样品采集03

基于PCR的Bioaerosol的分析技术3基于PCR的Bioaerosol分析技术基于PCR的生物气溶胶识别、定量、分布特点的技术DNA提取PCRqPCR克隆DEEG一、qPCRSybr-Green荧光染料能够非特异性地与DNA双链结合，发射荧光信号，从而实时记录整个扩增过程二、克隆将单个基因序列连接到载体上，并转化到感受态细胞中，实现基因混合序列的分离，进一步进行测序即可获得目标基因的多样性信息三、构建系统发育树使用NCBI的BLAST工具对每个基因类型进行在线比对，NCBI中相似度最高的序列和所选取的代表性序列一并用来建立系统发育树。四、DEEG通过含有梯度线性增加的DNA变性剂的聚丙烯酰胺凝胶来分离由于部分裂解而电泳能力降低的DNA分子五、ELISA（酶联免疫吸附剂测定）采用抗原与抗体的特异反应将待测物与酶连接，然后通过酶与底