Composición y análisis de la distribución de bioaerosoles bajo diferentes condiciones ambientales

La comprensión de la composición biológica de las partículas ambientales es importante para el estudio de sus impactos significativos en la salud humana y la propagación de enfermedades. En este método y análisis de muestreo bioaerosol, puede tener una amplia aplicación en muchos campos de estudio como el monitoreo ambiental y la detección de patógenos en el aire. Para determinar el número total de partículas, primero equipe un contador de partículas láser en el aire con un sensor para monitorear la temperatura y la humedad relativa.

A continuación, recoja la materia de partículas por el puerto de muestreo de aire en la parte superior del contador de partículas láser aerotransportado y utilice los módulos de prueba dentro del tomamuestras para medir el tamaño de cada clase de partículas simultáneamente cada cinco minutos. Para recoger muestras de partículas mediante muestreadores de aerosol ciclónicos, configure un muestreador de aerosol ciclónico para recoger un flujo de muestra de 323 litros por minuto durante un período de recogida de seis horas y utilice la función de limpieza automática para lavar el interior del tomamuestras tres veces con agua estéril. A continuación, coloque el muestreador solo en un estante o piso e inicie la colección.

Al final del período de recolección, almacene todas las muestras a 20 grados centígrados, protegidas de la luz, hasta su análisis. Para la recolección de partículas por filtros, equipe un tomamuestras de aire de alto volumen con filtros de 20,32 x 25,4 centímetros cuadrados y ajuste la muestra a un caudal de 1.000 litros por minuto para el período de recogida adecuado. Al final del período de recolección, almacene todas las muestras a 20 grados centígrados, protegidas de la luz, hasta su análisis.

Para el análisis de la composición biológica de las muestras recogidas por el filtro, coloque cada filtro en un tubo cónico de 50 mililitros con la muestra orientada hacia adentro y la parte posterior del filtro mirando hacia la pared del tubo. Agregue 10 perlas en el área central de cada tubo hacia el lado del filtro que contiene la muestra y vórtice el tubo durante 15 minutos a temperatura ambiente. Transfiera el líquido de cada tubo a nuevos tubos de 50 mililitros y amplifique la región V1 a V3 del ADN recombinante bacteriano 16S y la región ITS del ARN de ivonar derivado de hongos por reacción en cadena de la polimerasa de acuerdo con los protocolos estándar.

Para el muestreo y el cultivo de bacterias y hongos en el aire cultivables, establezca un muestreador de seis etapas de Andersen estándar internacional a un caudal de 28,3 litros por minuto durante un período de recolección de 35 minutos y coloque una placa de cultivo de agar digerido de caseína de soja en cada etapa del tomamuestras. Pruebe las seis etapas con el muestreador de seis etapas Andersen según lo definido por los diámetros aerodinámicos de las partículas en el aire, depositando las partículas bacterianas en las placas de cultivo a medida que se recogen. Cultivo de las placas de recolección de bacterias en el aire a 37 grados Celsius durante 24 a 48 horas antes de contar la colonia formando unidades de bacterias en cada placa de muestra para cada etapa.

Después de 48 a 72 horas de cultivo, recoger las bacterias de cada placa en dos tubos de centrífuga de mililitro y extraer el ADN con un kit de extracción de ADN de múltiples fuentes de acuerdo con los protocolos estándar. En este muestreo representativo de una granja lechera, la concentración de partículas de aerosol fue más alta en diciembre y más baja en octubre, posiblemente debido a cambios de temperatura y humedad. La concentración de las partículas de aerosol inhalables capaces de llegar al tracto respiratorio profundo representó más del 99% de la concentración total de partículas causando graves peligros potenciales para humanos y animales.

Aquí, el análisis de las muestras de bioaerosol recogidas durante los días brumosos en el campus del Instituto de Tecnología de Beijing el 20 de diciembre de 2016, indica que el muestreador de aerosol ciclónico recogió muchos más géneros de bacterias que el muestreador de aire de alto volumen con filtros. Ambos muestreadores demostraron una eficiencia de recolección igual y casi el mismo número de abundancias de género para la recolección de hongos sin embargo. Como se ilustra en esta figura, un muestreador de seis etapas Andersen se puede utilizar para recoger los diferentes tipos de bacterias culturales en el aire presentes en diferentes ambientes, como en los cuatro tipos diferentes de piggeries evaluados en este estudio.

El cultivo posterior de las muestras en el aire reveló que el contenido de los diferentes géneros de bacterias predominantes variaba entre las diferentes instalaciones. Hay muchos factores, como la temperatura, la humedad, la concentración de bioaerosol y las condiciones ambientales que deben tenerse en cuenta cuando se determina el tipo de método de muestreo de aerosoles. La metagenómica también se puede utilizar para adquirir la información genética en su conjunto sin la necesidad de separar los organismos individuales.

Nuestros protocolos y nuestros resultados pueden ayudar a otros investigadores de todo el mundo a explorar más a fondo los impactos en la salud de los bioaerosoles bacterianos y de hongos en diferentes condiciones ambientales.