引 言
根據(jù)采集經(jīng)空氣傳播細(xì)菌的經(jīng)驗(yàn)（Petras 1966，1967；Rotter和Koller 1974），測(cè)試比較了凝膠過(guò)濾器以及撞擊采樣器和標(biāo)準(zhǔn)撞擊器（AGI-30型）對(duì)病毒氣溶膠進(jìn)行采樣的有效性。
這些研究有兩大目標(biāo)：
制定過(guò)濾病毒氣溶膠和處理用于采集病毒氣溶膠的過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)方法
測(cè)試過(guò)濾器是否適合大容量采樣
 
材料和方法

研究
采用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的大腸桿菌噬菌體靜態(tài)氣溶膠（在寬濕度范圍內(nèi)具有高穩(wěn)定性）、T3大腸桿菌噬菌體和A/PR/8/34（H1N1）流感病毒。氣溶膠是在溫度和相對(duì)濕度可調(diào)節(jié)的50 m3的實(shí)驗(yàn)室中使用具有導(dǎo)液器（粒徑≤5μm）的噴射霧化器制成的。氣溶膠使用安裝在16711采集器（Collectron，MD8 airscan空氣采樣器之前的型號(hào)）架中的12602凝膠過(guò)濾膜過(guò)濾。在高流量下，該裝置可與兩臺(tái)并聯(lián)的真空泵互換使用（目前的Sartorius MD8 airscan空氣采樣器專為高流量設(shè)計(jì)）。

標(biāo)準(zhǔn)操作程序和采樣體積由應(yīng)用于撞擊采集器和AGI-30撞擊器的采樣器工作原理確定。

通過(guò)瓊脂覆蓋法（噬斑法）對(duì)收集的噬菌體顆粒進(jìn)行定量測(cè)定，使用孵育蛋滴定流感病毒（Mayr等人，1974，1977）或通過(guò)在腹水腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)后進(jìn)行血吸附測(cè)試（Adamczyk等人，1975）。

 
結(jié)果

一、通過(guò)空氣過(guò)濾和過(guò)濾器處理對(duì)病毒氣溶膠進(jìn)行取樣的標(biāo)準(zhǔn)程序（T1和流感病毒氣溶膠的結(jié)果）
過(guò)濾器的0.1-0.4 m/s入口速度不影響過(guò)濾器在每升空氣中的感染單位（I.U.）產(chǎn)率。因此，當(dāng)采集穩(wěn)定性未知的病毒時(shí)，建議采樣時(shí)間為1-2min，入口速度為22.5 l/min或0.3 m/s。在此過(guò)程中，不受高達(dá)85%的相對(duì)濕度影響的過(guò)濾器顯示99.9％或更高的高截留率。
 
通過(guò)在瓊脂平板上直接培養(yǎng)凝膠過(guò)濾器來(lái)確定空氣傳播細(xì)菌數(shù)量這一常用方法對(duì)病毒氣溶膠是不可行。對(duì)于病毒氣溶膠，較切實(shí)可行的方法是將過(guò)濾器溶解于合適的介質(zhì)中，然后使用實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)器將介質(zhì)充分混合以分解任何微生物|病毒聚集。
 
以下程序已證明是有效的。為了溶解過(guò)濾器，在200ml寬頸錐形燒瓶中放入20 ml pH值為7.2的m/15磷酸鹽緩沖液和40個(gè)直徑為2.5 mm的玻璃珠。將燒瓶置于調(diào)節(jié)至適當(dāng)速度的實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)器上，在室溫下?lián)u動(dòng)溶液5分鐘。緩沖溶液的體積可以減少到2.5 ml，以便濃縮感染顆粒。在此過(guò)程中，過(guò)濾器完全溶解。

二、使用凝膠過(guò)濾器、撞擊采集器和撞擊器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)程序比較采樣T1和T3氣溶膠
對(duì)于兩種噬菌體氣溶膠，3種采集方法的效率順序?yàn)棣虵>νI-C>νI（圖1），這有利于過(guò)濾器。這種差異產(chǎn)生了其有效性的比例。對(duì)于T3氣溶膠，νF：νI-C：νI為4.02：3.76：1，其中過(guò)濾器和撞擊采集器之間的差異不顯著。對(duì)于T1氣溶膠，比例為2.04：1,44：1（50％相對(duì)濕度）；各值之間1％的差異具有重要意義。在氣溶膠濃度108-105個(gè)噬菌體顆粒/m3空氣的范圍內(nèi)確認(rèn)了采集效率的順序，這也是使用標(biāo)準(zhǔn)程序的所有3種采集方法對(duì)噬菌體氣溶膠的下檢測(cè)限。

圖1  AGI-30撞擊器(I)、凝膠過(guò)濾器(F)和撞擊采集器(I–C)間對(duì)T1和T3氣溶膠采集效率的比較。

三、用凝膠膜過(guò)濾器大體積取樣病毒氣溶膠
作為檢測(cè)低病毒顆粒（病毒粒子）濃度的先決條件，大體積量取樣在理論上可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：
在特定時(shí)間內(nèi)增加流量
延長(zhǎng)采樣時(shí)間

1.延長(zhǎng)采樣時(shí)間（T1和甲型流感病毒的結(jié)果）：
通過(guò)過(guò)濾器以0.3 m/s的入口速度對(duì)空氣采樣15分鐘（相當(dāng)于337.5升采樣空氣），不會(huì)導(dǎo)致采集的病毒粒子失活。該試驗(yàn)的取樣程序通過(guò)減少緩沖溶液體積以獲得更高的病毒粒子|噬菌體粒子濃度，證明了較低的檢測(cè)限可以低轉(zhuǎn)換為102 I.U./m3空氣范圍（圖2）這一數(shù)學(xué)理論。

圖2  用于產(chǎn)生氣溶膠的每毫升液體中噬菌體顆粒的濃度與使用凝膠過(guò)濾器采集產(chǎn)生的每升空氣中l(wèi).U.的數(shù)量之間的關(guān)系。在相對(duì)濕度為50-55%和20℃下的T1氣溶膠。
A-E表示采集條件：
A      標(biāo)準(zhǔn)程序（參見一般信息）
B      取樣時(shí)間：  5 min，  溶液體積：20   ml
C      取樣時(shí)間：15 min，  溶液體積：20   ml
D      取樣時(shí)間：  5 min，  溶液體積：  5   ml
E      取樣時(shí)間： 15 min， 溶液體積：  5   ml  

2.以更高的流速對(duì)病毒氣溶膠采樣：
以更高的入口速度（高達(dá)1.8 m/s，相當(dāng)于135 l/min）和極端環(huán)境條件（最高30°C，相對(duì)濕度為90%）在凝膠過(guò)濾器上進(jìn)行的機(jī)械應(yīng)力測(cè)試幫助我們?cè)诓蓸悠陂g在這些更惡劣的條件下測(cè)試病毒氣溶膠的穩(wěn)定性。
 
令人驚訝的是，入口速度能夠增加至1.6 m/s，而不會(huì)對(duì)過(guò)濾器的效率產(chǎn)生顯著影響。對(duì)于T1氣溶膠，與用作參考量的標(biāo)準(zhǔn)AGI-30撞擊器相比，過(guò)濾器的產(chǎn)率為140%（圖3）。在入口速度為1.8 m/s時(shí)，產(chǎn)率下降至撞擊器的107%。
 
通過(guò)計(jì)算氣流的雷諾數(shù)，可以根據(jù)由空氣湍流引起的采樣過(guò)程產(chǎn)生的物流干擾追蹤產(chǎn)率下降的原因。即使在15分鐘的采樣時(shí)間內(nèi)，T1大腸桿菌噬菌體和甲型流感病毒（圖4）都顯示出較高的穩(wěn)定性。

圖3  在20℃和相對(duì)濕度為55%的情況下對(duì)T1氣溶膠取樣后的凝膠過(guò)濾器的產(chǎn)率作為過(guò)濾器入口速度的函數(shù)。

圖4  凝膠過(guò)濾器采集流感病毒氣溶膠的效率作為過(guò)濾器入口速度和采樣時(shí)間的函數(shù)（6次試驗(yàn)）。

此外，對(duì)于T1大腸桿菌噬菌體，已經(jīng)證實(shí)，即使在相對(duì)濕度為90％的情況下，過(guò)濾器的采集效率在惡劣的空氣取樣條件下依然保持恒定。值得注意的是，即使在極端應(yīng)力下，過(guò)濾器對(duì)T1氣溶膠的截留能力仍保持在99.82％的平均水平。在30℃和80-85％相對(duì)濕度下，在15分鐘的采樣時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)測(cè)試的過(guò)濾器最大應(yīng)力達(dá)到1.6 m/s的入口速度。對(duì)于T1氣溶膠，過(guò)濾器的平均截留率為99.76%。
 
在這些條件下，過(guò)濾器的一致性、穩(wěn)定性和處理性能發(fā)生明顯改變。
 
過(guò)濾器的周邊被濃縮水分的液滴濕潤(rùn)。雖然過(guò)濾器未粘附到過(guò)濾器支架底部且很容易除去，但出現(xiàn)了像橡膠一樣的濃度變化。
 
掃描電子顯微照片顯示，在這些極端條件下，膜的網(wǎng)狀壁結(jié)構(gòu)膨脹到其正常直徑的兩倍或三倍。但是，過(guò)濾器的基本結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。

 
評(píng)估總結(jié)

在成功使用凝膠過(guò)濾器采集經(jīng)空氣傳播的細(xì)菌之后，現(xiàn)在也已證明凝膠過(guò)濾器適用于采集病毒氣溶膠。
 
凝膠過(guò)濾器可為整個(gè)生物氣溶膠（細(xì)菌、霉菌和病毒）系列提供可靠的采集方法。
 
使用過(guò)濾器進(jìn)行采集的優(yōu)點(diǎn)對(duì)病毒檢測(cè)尤為重要，這些優(yōu)點(diǎn)包括：
在寬流量/分鐘范圍內(nèi)具有恒定的采集效率。
即使在溫度和相對(duì)濕度的極端環(huán)境條件下，也能保持過(guò)濾器的高截留能力。
過(guò)濾器中的凝膠能起到像保護(hù)性病毒蛋白質(zhì)衣殼一樣的作用，保護(hù)病毒免受表面滅活影響。
使用凝膠過(guò)濾法不受病毒濃度影響。
該方法在采樣之前的準(zhǔn)備過(guò)程中以及之后的處理和評(píng)估期間需要的工作和材料都較少。
采集的病毒粒子可以在不同的細(xì)胞系上平行培養(yǎng)。

 
使用凝膠膜過(guò)濾法采集
病毒和噬菌體的一般信息

程序步驟
一、采集病毒和噬菌體：

帶有凝膠過(guò)濾器的MD8 airscan空氣采樣器，一次性80 mmφ過(guò)濾器
* 此處給出的應(yīng)用數(shù)據(jù)是使用具有50 mm凝膠過(guò)濾器的之前型號(hào)16711確定的
二、處理凝膠膜過(guò)濾器，將其溶解并在溶液中振動(dòng)：

三、檢測(cè)病毒和噬菌體：
四、通過(guò)儲(chǔ)存使用過(guò)濾器來(lái)穩(wěn)定截留的病毒氣溶膠，一直儲(chǔ)存至處理前：