新型空气采样系统结合环介导等温扩增技术，高效检测大肠杆菌
发布时间：2025-04-15 浏览次数：38
随着人们对空气传播感染的关注度不断提高，生物气溶胶对人类健康的影响备受瞩目。目前的空气采样设备在检测微生物时存在诸多问题，如微生物易受压力因素影响、检测灵敏度不足、处理时间长等。为解决这些问题，研究团队开发了一套新系统，将改进的空气采样器与环介导等温扩增（LAMP）技术相结合。
该空气采样系统采用主动采样和撞击法，能直接将空气样本收集到 LB 液体培养基中。进气管末端的扩散器增加了空气与液体表面的相互作用，有助于细菌富集，即使在低浓度下也能有效检测。样本采集过程由可编程自动化控制器（PAC）自动完成，减少了人力需求和污染风险。LAMP 技术则是一种高效的核酸扩增方法，与传统 PCR 技术相比，它能在 65°C 恒温下进行扩增，无需热循环，具有高灵敏度、高特异性、操作简单和成本低等优势。
图 1：分别呈现实验装置的示意图与实际图，展示空气采样相关设备布局。
研究人员以大肠杆菌 K-12 MG1655 为模型细菌，在封闭环境中模拟生物气溶胶进行实验。通过一系列实验测定了该系统对大肠杆菌的检测限，结果显示其检测限为 65 CFU L⁻¹ 。实验中，传统培养方法在检测低浓度细菌样本时，部分结果为阴性，但 LAMP 技术却能检测到细菌的存在。这是因为空气采样过程中的压力使细菌细胞壁受损，释放出的 DNA 更利于 LAMP 技术进行扩增检测。
图 2：展示 LAMP 反应步骤及配套新型加热装置，用于 DNA 扩增检测。
该系统具有多项优势：对低浓度病原体敏感，采样瓶中的 LB 培养基可富集极少量细菌，提升检测灵敏度；LAMP 方法与传统培养法相比，在空气采样系统中更适用、高效；空气采样过程促进细菌细胞壁破裂释放 DNA，增强了 LAMP 方法的检测效果；LAMP 技术可通过肉眼观察检测结果，适用于便携式检测设备和现场应用。
图 3：展示第 9 次实验样本的 LAMP 检测结果，验证低浓度下检测的有效性。
图 4：呈现第 10 次低浓度实验样本的 LAMP 检测结果，证明其检测准确性。
这一研究成果为室内空气质量评估、环境监测和公共卫生监测等领域提供了一种快速、经济且可靠的监测空气细菌污染的方法。未来，研究人员将进一步优化实验参数，拓展该方法对其他微生物病原体的检测能力，并实现全自动检测，降低对专业人员的依赖。
参考文献：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.
来源：微生物安全与健康网，作者~王鑫。
