什么是气溶胶污染,为何如此让人头疼?
气溶胶,听起来好像很高大上,其实说白了,就是一些固体或液体小颗粒分散在气体里,形成的一种胶体分散体系。要是这些小颗粒里混进了核酸,那可就坏事了,它们会到处飘,污染实验环境,悄无声息地改变实验结果。想象一下,你辛辛苦苦做实验,结果因为这个看不见摸不着的气溶胶污染,得到了错误的结果,是不是感觉像吃了苍蝇一样难受?而且,它一旦 “大闹天宫”,就很难被彻底清除,简直就是实验室里的 “小强”。
qPCR里的气溶胶“小恶魔”
(一)产生原因:管盖下的“秘密泄露”
qPCR(实时荧光定量聚合酶链式反应)那可是核酸检测的 “得力干将”,灵敏度超高。但这也让它对气溶胶污染格外敏感。在 qPCR 实验过程中,反应管的密封至关重要。要是管盖没盖紧,或者质量不过关,在加热、冷却的热循环过程中,反应管内的液体就可能会 “偷偷跑出来”,形成气溶胶。就好比你用一个没拧紧盖子的保温杯装热水,水蒸气就会冒出来一样。另外,反复开盖加样的操作,也给了气溶胶可乘之机,移液器吸样、放样时产生的微小液滴,一旦飘散到空气中,就可能成为污染的源头。

(二)污染程度:“星星之火,可以燎原”
qPCR 对核酸的扩增能力那是相当强,极微量的核酸污染,经过多轮扩增,也能被 “放大” 成一个大问题。一个小小的气溶胶颗粒,可能携带的核酸拷贝数在 10⁴ - 10⁶ copies,这么多的核酸要是混入了新的反应体系,就足以让实验结果出现假阳性,把原本没有的目标核酸 “造” 出来。这就好像在一个原本平静的小池塘里,突然扔进去一颗大石头,激起层层水花,让整个实验 “池” 都不得安宁。而且,由于 qPCR 实验通常在微量体系中进行,气溶胶污染的影响就被进一步放大了,真可谓是 “星星之火,可以燎原”。
凝胶电泳中的气溶胶“捣蛋鬼”
(一)产生原因:电泳槽里的 “泡泡危机”
凝胶电泳作为分离核酸片段的常用技术,也没能逃过气溶胶污染的 “魔掌”。在电泳过程中移液器加样时产生气泡,或者加样量过多导致样品溢出,这些含有核酸的液体就可能形成气溶胶。另外,当我们把跑完电泳的凝胶从电泳槽中取出来时,凝胶表面的液体也可能因为晃动等原因飘散到空气中,变成气溶胶 “捣蛋鬼”。想象一下,这些小小的液体颗粒像小精灵一样在实验室里乱飞,可它们带来的不是惊喜,而是实验污染的麻烦。

(二)污染程度:“一锅粥”的混乱局面
凝胶电泳实验往往是批量进行的,一个凝胶上可能有多个样品。一旦发生气溶胶污染,就很容易造成样品之间的交叉污染。这就好比你煮了一锅粥,结果有一粒老鼠屎掉进去了,整锅粥都没法吃了。一个被污染的样品产生的气溶胶,可能会让旁边的其他样品也 “中招”,导致电泳条带出现混乱,根本分不清哪个是哪个样品的条带。而且,由于凝胶电泳的操作区域通常相对开放,气溶胶更容易扩散,污染周围的实验台面、仪器设备等,让整个实验室都陷入一种 “一锅粥” 的混乱局面。
(一)产生原因:反应体系的“不安分分子”
等温扩增技术,如环介导等温扩增(LAMP)等,因为不需要复杂的热循环设备,操作相对简便,近年来也越来越受到欢迎。不过,它也有被气溶胶污染的风险。在等温扩增反应体系的配制过程中,如果试剂混合不均匀,或者剧烈振荡,就可能产生气溶胶。而且,由于等温扩增反应通常在相对较高的温度下进行,反应体系中的水分蒸发,也可能形成含有核酸的气溶胶。这些气溶胶就像一个个 “神秘客”,悄悄地在实验环境中潜伏下来,随时准备给实验结果 “使坏”。此外,一些非实时检测的等温扩增方法,如采用显色法或侧向流层析试纸条检测结果,需在反应结束后打开反应管进行观察,这一过程易使扩增产物形成气溶胶并扩散至环境中。
(二)污染程度:“暗箭难防”的威胁
虽然等温扩增技术的应用相对没有 qPCR 那么广泛,但一旦发生气溶胶污染,其影响也不容小觑。扩增反应在单一恒定温度(通常60-65°C左右)下进行数十分钟。这个温度不足以有效灭活反应体系中使用的DNA/RNA聚合酶以及解旋酶(如Bst DNA聚合酶)。更重要的是,该温度也不足以有效降解之前扩增产生的产物(双链或单链DNA/RNA)。因此,一旦有微量的扩增产物污染了反应体系或实验环境,污染的核酸分子和仍然具有活性的酶在恒温条件下会立即启动新的扩增反应,导致假阳性结果。
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