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室内空气好不好? 多重微球检测便知晓

室内空气好不好? 多重微球检测便知晓 路明克斯
2022-02-15
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室内空气存在物理、化学、生物性等污染物,其中关于生物性的污染物种类更是五花八门,例如可引发过敏的动物毛发、螨虫、细菌、真菌等等,看看 xMAP 微球如何通过检测多种指标,协助评估室内空气质量! 





室内空气与健康息息相关

出门前查看空气质量已是多数人的每日例行公事,但据统计,现代人每天约 90%时间在室内中度过 [1], 长期暴露于污染的空气中,对身体可造成直接或是间接的影响,室内空气质量也就成为影响健康的重要因素之一。

根据国家环境保护总局发布的室内空气质量标准,良好的室内空气应无毒、无害、无异常嗅味;而针对生物性类别参数则以菌落总数作为评判标准 [2]






室内空气中的菌群包含真菌以及细菌等,研究显示不同室内空间中,常见的菌群包括曲霉属、青霉属、枝孢菌属、镰刀菌属、念珠菌属、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、放线菌和芽孢杆菌 [3-4]


在特定场合如医疗院所,这些微生物可能引发免疫力低下的人群产生严重的感染及并发症。而除了真菌细菌之外,一般家庭环境中常见的空气污染源也包括尘螨及宠物皮屑等。





致敏性污染源

Martin D. Chapman 博士的研究团队收集来自床、地毯、家具的灰尘,于 xMAP® 平台上,针对家居环境中的螨虫及猫狗毛发建立 6 重检测法 [5]后续更扩充增加对大小鼠及德国蟑螂的检测,并透过在美国以及欧洲 9 个不同的实验室,验证 Luminex 微球平台上多重检测方法的有效性 [6]



过去多半使用 ELISA 法,针对致敏靶标进行侦测,然而在进行大面积范围筛查时,不符合实际使用需求。

研究团队使用与 ELISA 法相同或是等效的抗体来构建多重微球法,结果显示多重检测法与 ELISA 法结果一致性高重复性良好、且敏感度更佳。

  • 结果一致性对比


  • 性能表现对比



微球法的动态检测范围与 ELISA 标准曲线相当,但是灵敏度要高许多(见下表比较)

多中心比对实验室内/室间的检测结果,证明微球法再现性良好,是经济有效的多重检测法。



微生物污染源

空气中的微生物污染被视为公共卫生问题,除了可能引发流行病传播造成健康问题更可能被用以作为生物恐怖攻击的手段之一。

培养虽是监测微生物污染的经典方法但是耗费时间长且易受到不可培养或是已死亡微生物的影响低估实际上的污染量; 而通过抗原 [7] 或是核酸 [8] 的方式对微生物进行侦测就可以在更短时间内了解关于空气样本中微生物的存在状态。



生物气溶胶可能含有致病性细菌、病毒、毒素和过敏原等, 目前被列入属于生物气溶胶的威胁性微生物或是其相关物质就有数十种以上但是过去一直没有商品试剂盒可应用

由于 xMAP® 平台上有许多针对不同病原体其表面靶标、毒素表现、或是内部靶标的成功检测案例,来自俄罗斯伽马勒国家流行病学和微生物学研究中心的科学家,便尝试运用 xMAP® 平台来建构一个可同时侦测 DNA 病毒RNA 病毒细菌毒素四种病原类型的双抗夹心多重检测方法

  • 微球多重法的专一性高

  • 检测结果的重复性良好




存在于空气中的真菌种类繁多,使用培养法检测真菌,时间长且不一定能成功因此有越来越多藉由分子工具进行真菌监测的方法

受控于可用荧光基团及仪器荧光通道,实时荧光法虽是常用的分子法,但其多重目标的数量依然受到限制;反观微球平台上多重检测的目标数量轻易就可以超越实时荧光法(即使是通量最低的仪器亦可达到 50 重检测)。


研究团队将原本设计用于实时荧光法的探针序列,转移到微球平台上,透过直接杂交法,对室内常见的 10 种真菌进行检测。验证单重微球(上图 Table 3)、多重微球上图 Table 4)、混合样本上图 Table 5的各式情况下,均没有出现非特异性结果。

使用实际收集的环境样本进行验证, 结果亦均与实时荧光参考法一致;相较于传统培养法需要 5-21 天,3 天内(包含样本收集及核酸提取)即可完成,且于单管中针对多靶标进行检测的微球多重法,能够有效对室内真菌污染的多样性做监测





总结


  • 室内空气质量的好坏是影响健康的重要因素之一


  • 生物性污染种类繁多采用培养或是单重核酸/蛋白检测法需耗费较长时间


  • 多重微球检测平台能协助实验室建立可于短时间内,高效完成多种指标,同时兼具特异性及灵敏性的检测方法



考文献

[1] U.S. Environmental Protection Agency. 1989. Reportto Congress on indoor air quality: Volume 2. EPA/400/1-89/001C. Washington, DC.
[2] 室内空气质量标准GB/T 18883-2002
[3] Aerobiologia (Bologna). 2021 May 14;1-16. Jenyffie A Belizario, et al. Fungi in the indoor air of critical hospital areas:a review. 
[4] J Environ Health Sci Eng. 2021 Aug13;19(2):1635-1642. Anoshirvan Sadigh, et al. Bacteria bioaerosol in the indoor air ofeducational microenvironments: Measuring exposures and assessing health effects. 
[5] J Allergy Clin Immunol. 2007 Feb;119(2):428-33. Christopher D Earle, et al. High-throughput fluorescent multiplex array forindoor allergen exposure assessment. 
[6] J Immunol Methods. 2013 January 31; 387(0): 89–95. Eva M King, et al. A multi-center ring trial of allergen analysis using fluorescent multiplex array technology. 
[7] Front. Microbiol. 2017 Nov 29;8:2341. Denis A Kleymenov, et al. Impact of aerosol dust on xMAP multiplex detectionof different class pathogens. 
[8] PLoS One. 2017 Mar 9;12(3):e0173390. Xavier Libert, et al. Development and performance assessment of a luminex xMAP® direct hybridization assay for the detection and identification of indoor air fungal contamination. 



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Luminex公司总部位于美国奥斯汀,是全球知名的医疗科技公司之一。本号将介绍公司世界领先的液相芯片平台相关产品、先进的全自动分子生物学体外诊断产品,并提供相关技术知识、报道最新进展,构架与客户之间的桥梁。
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