הלחנה וניתוח הפצה Bioaerosols בתנאים סביבתיים שונים

הבנת ההרכב הביולוגי של חומר החלקיקים הסביבתי חשובה לחקר השפעותיו המשמעותיות על בריאות האדם והתפשטות המחלות. בשיטת דגימה וניתוח ביו-ארוסול זה, עשוי להיות יישום רחב בתחומים רבים של מחקר כגון ניטור סביבתי וזיהוי פתוגן מוטס. כדי לקבוע את מספר החלקיקים הכולל, יש לצייד תחילה מונה חלקיקי לייזר מוטס בחיישן כדי לפקח על הטמפרטורה והלחות היחסית.

לאחר מכן, לאסוף את החומר חלקיקים על ידי יציאת דגימת האוויר בחלק העליון של דלפק חלקיקי לייזר מוטס ולהשתמש מודולי הבדיקה בתוך המדגם כדי למדוד את הגודל של כל סוג של חלקיקים בו זמנית כל חמש דקות. כדי לאסוף דגימות חומר חלקיקי על ידי דוגמי תרסיס ציקלוני, להגדיר סמפלר תרסיס ציקלוני לאסוף זרימה מדגם של 323 ליטר לדקה במשך שש שעות איסוף תקופה ולהשתמש בפונקציית ניקוי אוטומטי לשטוף את החלק הפנימי של המדגם שלוש פעמים עם מים סטריליים. לאחר מכן, מניחים את המדגם לבד על מדף או רצפה ולהתחיל את האוסף.

בסוף תקופת הגבייה, לאחסן את כל הדגימות ב 20 מעלות צלזיוס, מוגן מפני אור, עד הניתוח שלהם. עבור איסוף חומר חלקיקי לפי מסננים, לצייד מדגם אוויר בנפח גבוה עם 20.32 x 25.4 מסנני סנטימטר מרובע ולהגדיר את המדגם לקצב זרימה של 1,000 ליטר לדקה לתקופת האיסוף המתאימה. בסוף תקופת הגבייה, לאחסן את כל הדגימות ב 20 מעלות צלזיוס, מוגן מפני אור, עד הניתוח שלהם.

לניתוח הרכב ביולוגי של דגימות שנאספו מסנן, למקם כל מסנן לתוך צינור חרוט 50 מיליליטר עם המדגם פונה פנימה ואת החלק האחורי של המסנן פונה לכיוון קיר הצינור. הוסף 10 חרוזים לאזור המרכזי של כל צינור לכיוון הצד של המסנן המכיל את המדגם ואת המערבולת הצינור במשך 15 דקות בטמפרטורת החדר. להעביר את הנוזל מכל צינור לתוך צינורות חדשים 50 מיליליטר להגביר את V1 לאזור V3 של החיידק 16S רקומביננטי DNA ואת האזור ITS של אופרון RNA רקומביננטי פטרייתי על ידי תגובת שרשרת פולימראז על פי פרוטוקולים סטנדרטיים.

לדגימה וטיפוח של חיידקים ופטריות הנישאים באוויר, קבעו סמפלר סטנדרטי בינלאומי בן שישה שלבים לקצב זרימה של 28.3 ליטר לדקה לתקופת איסוף של 35 דקות והנחו צלחת תרבות אגר של קמין סויה לכל שלב של המדגם. מדגמים את ששת השלבים עם המדגם בן ששת השלבים של אנדרסן כפי שהוגדר על ידי הקטרים האווירודינמיים של החלקיקים הנישאים באוויר, ומפקידים את חלקיקי החיידקים על לוחות התרבות בזמן שהם נאספים. תרבות צלחות איסוף חיידקים מוטסים ב 37 מעלות צלזיוס במשך 24 עד 48 שעות לפני ספירת המושבה להרכיב יחידות של חיידקים על כל צלחת מדגם עבור כל שלב.

לאחר 48 עד 72 שעות של תרבות, לאסוף את החיידקים מכל צלחת לתוך שני צינורות צנטריפוגה מיליליטר ולחלץ את ה-DNA עם ערכת מיצוי DNA רב מקור על פי פרוטוקולים סטנדרטיים. בדגימה מייצגת זו של רפת, ריכוז חלקיקי התרסיס היה הגבוה ביותר בדצמבר והנמוך ביותר באוקטובר, אולי בשל שינויים בטמפרטורה ובלחות. הריכוז של חלקיקי תרסיס שאיפה מסוגל להגיע למערכת הנשימה העמוקה היווה יותר מ 99% של ריכוז החלקיקים הכולל גורם מפגעים פוטנציאליים חמורים עבור בני אדם ובעלי חיים.

כאן, ניתוח של דגימות bioaerosol שנאספו בימים מעורפלים בקמפוס של המכון הטכנולוגי של בייג'ינג ב -20 בדצמבר 2016, עולה כי סמפלר אירוסול ציקלוני אסף סוגים רבים יותר של חיידקים מאשר מדגם אוויר בנפח גבוה עם מסננים. שני הדוגמים הפגינו יעילות אוסף שווה וכמעט אותו מספר של שפע סוג עבור אוסף פטריות עם זאת. כפי שמודגם באיור זה, ניתן להשתמש בדגימה בת שישה שלבים של אנדרסן כדי לאסוף את הסוגים השונים של חיידקים נישאים באוויר הקיימים בסביבות שונות, כגון בארבעת הסוגים השונים של חזירונים שהוערכו במחקר זה.

התרבות שלאחר מכן של הדגימות המוטסות גילתה כי התוכן של סוג החיידקים השולטים השונים השתנה בין המתקנים השונים. ישנם גורמים רבים, כגון טמפרטורה, לחות, ריכוז bioaerosol ואת התנאים הסביבתיים שיש לקחת בחשבון כאשר סוג של שיטת דגימת תרסיס נקבע. Metagenomics יכול לשמש גם כדי לרכוש את המידע הגנטי כמשלם ללא צורך להפריד בין אורגניזמים בודדים.

הפרוטוקולים שלנו והתוצאות שלנו עשויים לעזור לחוקרים אחרים בכל רחבי העולם להמשיך לחקור את ההשפעות הבריאותיות של ביו-אירוסולים פטרייתיים ובקטריאליים בתנאים סביבתיים שונים.