新型空氣采樣系統(tǒng)結(jié)合環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)，高效檢測大腸桿菌
發(fā)布時間：2025-04-15 瀏覽次數(shù)：22
隨著人們對空氣傳播感染的關(guān)注度不斷提高，生物氣溶膠對人類健康的影響備受矚目。目前的空氣采樣設(shè)備在檢測微生物時存在諸多問題，如微生物易受壓力因素影響、檢測靈敏度不足、處理時間長等。為解決這些問題，研究團隊開發(fā)了一套新系統(tǒng)，將改進的空氣采樣器與環(huán)介導(dǎo)等溫擴增（LAMP）技術(shù)相結(jié)合。
該空氣采樣系統(tǒng)采用主動采樣和撞擊法，能直接將空氣樣本收集到 LB 液體培養(yǎng)基中。進氣管末端的擴散器增加了空氣與液體表面的相互作用，有助于細菌富集，即使在低濃度下也能有效檢測。樣本采集過程由可編程自動化控制器（PAC）自動完成，減少了人力需求和污染風險。LAMP 技術(shù)則是一種高效的核酸擴增方法，與傳統(tǒng) PCR 技術(shù)相比，它能在 65°C 恒溫下進行擴增，無需熱循環(huán)，具有高靈敏度、高特異性、操作簡單和成本低等優(yōu)勢。
圖 1：分別呈現(xiàn)實驗裝置的示意圖與實際圖，展示空氣采樣相關(guān)設(shè)備布局。
研究人員以大腸桿菌 K-12 MG1655 為模型細菌，在封閉環(huán)境中模擬生物氣溶膠進行實驗。通過一系列實驗測定了該系統(tǒng)對大腸桿菌的檢測限，結(jié)果顯示其檢測限為 65 CFU L?1 。實驗中，傳統(tǒng)培養(yǎng)方法在檢測低濃度細菌樣本時，部分結(jié)果為陰性，但 LAMP 技術(shù)卻能檢測到細菌的存在。這是因為空氣采樣過程中的壓力使細菌細胞壁受損，釋放出的 DNA 更利于 LAMP 技術(shù)進行擴增檢測。
圖 2：展示 LAMP 反應(yīng)步驟及配套新型加熱裝置，用于 DNA 擴增檢測。
該系統(tǒng)具有多項優(yōu)勢：對低濃度病原體敏感，采樣瓶中的 LB 培養(yǎng)基可富集極少量細菌，提升檢測靈敏度；LAMP 方法與傳統(tǒng)培養(yǎng)法相比，在空氣采樣系統(tǒng)中更適用、高效；空氣采樣過程促進細菌細胞壁破裂釋放 DNA，增強了 LAMP 方法的檢測效果；LAMP 技術(shù)可通過肉眼觀察檢測結(jié)果，適用于便攜式檢測設(shè)備和現(xiàn)場應(yīng)用。
圖 3：展示第 9 次實驗樣本的 LAMP 檢測結(jié)果，驗證低濃度下檢測的有效性。
圖 4：呈現(xiàn)第 10 次低濃度實驗樣本的 LAMP 檢測結(jié)果，證明其檢測準確性。
這一研究成果為室內(nèi)空氣質(zhì)量評估、環(huán)境監(jiān)測和公共衛(wèi)生監(jiān)測等領(lǐng)域提供了一種快速、經(jīng)濟且可靠的監(jiān)測空氣細菌污染的方法。未來，研究人員將進一步優(yōu)化實驗參數(shù)，拓展該方法對其他微生物病原體的檢測能力，并實現(xiàn)全自動檢測，降低對專業(yè)人員的依賴。
參考文獻：Eraslan-Gültekin H, Ergenc A F. Detection of Escherichia coli Using Loop-Mediated Isothermal Amplification for a Novel Air Sampling System[J]. Aerosol and Air Quality Research, 2025, 25(1): 8.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~王鑫。
