室外空气中细菌检测

2020年庚子鼠年，一场突如其来的疫情席卷武汉，蔓延全国，经过日夜奋战和不懈努力，科学和医务工作者以最快的时间找到了疫情元凶——新型冠状病毒。 我们赖以生存的环境空气中存在着大量我们用肉眼观察不到的微小生命体，它们尺寸极小，基本在微米或纳米级别，这些空气微生物种类多样，包括细菌、真菌、病毒以及支原体等微生物，例如真菌孢子粒径1-30μm，细菌为0.25-8μm，病毒则在0.3μm以下。空气中除了一些自然的微生物外，还有许多致病微生物，其中细菌有160多种，真菌600多种，另外还有几百多种病毒。正常情况下，人类可以靠强大的免疫系统隔绝大部分致病微生物的入侵，与它们达成长期的平衡。然而由于人类不良行为而引入一些极度危险的病毒，它们依附于环境空气的气溶胶系统对人体器官造成侵害，人类免疫系统则需要很长时间才能清除和战胜它。在这种情况下，人类需要搞清某些特定空间中是否存在某些致病微生物，或者搞清楚这些致病微生物的含量是多少，是否能够引起感染等等诸多问题。因此空气微生物含量的检测在当今的社会尤其是医疗卫生行业尤为重视，空气微生物含量指标是gmp食品药品生产管理规范中洁净空间、医院消毒卫生标准中洁净环境以及公共场所的重要评价标准之一。涉及的相关标准包括《gmp药品食品生产质量管理规范》、gb15982-2012《医院消毒卫生标准》、gb9663-1996《旅店业卫生标准》、gb9673-1996《公共交通工具卫生标准》、gb15982-2012《医院消毒卫生标准》、gb/t 18883-2002《室内空气质量标准》等。△洁净区微生物监测动态标准△各类环境空气、物体表面菌落总数卫生标准△各类公共场所卫生标准目前，gmp药品食品生产质量管理规范规定的采样方法包括三类，分别是定量空气浮游菌采样法、沉降菌法、表面取样法，分别对应浮游菌、沉降菌、表面微生物三大指标。定量空气浮游菌采样法浮游菌沉降菌法沉降菌表面取样法表面微生物医疗卫生场所以及各类公众场所则大多采用空气浮游菌采样和沉降菌采样两种方法进行评价。沉降法的原理是利用含有微生物的尘粒或液滴因重力自然下降至暴露的培养基表面进行采集；表面取样法则是通过擦拭或接触物体表面的方式采集表面微生物；定量空气浮游菌采样法的原理是通过采样仪器抽取含有微生物的一定量空气，将采集气流以一定的速度撞击到培养基表面实现采样。其中浮游菌和沉降菌的测试方法和规则对应的标准分别为gb/t 16293-2010《医药工业洁净室（区）浮游菌的测试方法》和gb/t 16294-2010《医药工业洁净室（区）沉降菌的测试方法》。gb/t16293采用的原理为撞击法机理。gb/t 16294采用的原理为自然沉降原理。浮游菌采样的一般步骤是首先在测试前对采样仪器能与样气接触的表面以及培养皿表面进行严格消毒，其次消毒完成后在不放入培养皿的前提下进行时间不小于5min的消毒剂蒸发过程，第三步设计采样流量和时间，采样口置于采样点进行采样。沉降菌采样的一般步骤则比较简单，在采样过程中只用到培养皿。其一般过程包括第一、测试前培养皿表面的严格消毒；第二、将培养皿按照采样布点放置，而最后一步便是暴露采样，其中规定了静态测试时暴露时间大于30min，动态测试时暴露时间不大于4h。采样完毕后，两者的操作步骤相同，均在培养箱中恒温培养一定时间，最后进行菌落计数。而测试规则中规定了测试条件、测试状态、测试时间以及采样布点等的具体要求。测试条件要求在测试前应对洁净室（区）进行预先测试，以便提供测试悬浮粒子的环境条件，其中规定了在无特殊要求时，环境的温度在18-26℃，相对湿度在45-65%为宜。测试状态中则可进行静态和动态两种状态的测试。空态或静态测试时，单向流洁净室净化系统运行不少于10min后开始。非单向流，不少于30min后开始。静态b测试时，要求单向流系统中生产操作人员撤离并经过10min自净后开始。非单向流20min后开始。动态测试时应记录生产开始的时间以及测试时间。关于采样点数目和布点位置请参考gb/t16292-2010《医药工业悬浮粒子测试方法》，采样点位置的一般规定为工作区测点位置离地离地0.8m-1.5m左右，略高于工作面。送风口测点位置离开送风面30cm左右。浮游菌采样规定了最小采样量，而沉降菌采样则规定了最少培养皿数。△浮游菌和沉降菌最小采样量和最少培养皿数目前青岛众瑞智能仪器有限公司具有多款空气微生物采样和分析对标产品。众瑞相关产品配备不同采样头/一机多用△zr-2000型智能空气微生物采样器zr-2000型智能空气微生物采样器可以配备不同的采样终端实现安德森采样、冲击式采样、过滤式采样等功能，广泛应用于环保、医疗卫生、食品安全、发酵工业、制药工业、农牧业、工矿企业、劳动卫生以及其他相关研究部门。△zr-2050a型空气浮游菌采样器zr-2050a型空气浮游菌采样器是一种高效的单级多孔撞击式采样器，该仪器基于安德森撞击原理，撞击速度为10.8m/s，可将空气中直径大于1微米的粒子全部采集。其应用范围也非常广泛。△zr-1100型全自动菌落计数仪zr-1100型全自动菌落计数仪则是针对微生物菌落分析和微颗粒粒度监测开发的高新技术产品，利用强大的图像处理软件和数学分析方法对微生物菌落分析和颗粒粒度检测，计数迅速准确。每一次重大的公共卫生事件都是医疗卫生科技进步的重要推动力量。可以预见的是，现在及未来的很长一段时间内，国家和公众对于环境公共卫生问题的会日渐加强，涉及的微生物监测技术及设备也会随之迎来需求的高峰，在这种情势下，青岛众瑞智能仪器有限公司将秉承自己用心做好仪器的坚定信念，不仅为近期抗击新型冠状病毒，也为将来的公共卫生事业贡献自己绵薄之力。

美国斯坦福大学（Stanford University）开发了用于分析血液和废水的人工智能（AI）辅助方法。微生物的可靠检测和鉴别对于医学诊断、环境监测、食品生产、生物防御、生物制造和药物开发至关重要。虽然病原体检测通常使用体外液体培养方法，但据估计，使用目前的实验室方法，可以轻松培养的细菌种类不到所有细菌种类的2%。此外，在这2%中，根据细菌种类的不同，培养过程可能需要数小时到数天不等。因而由于诊断进程缓慢，在等待细菌培养结果时通常使用广谱抗生素，导致抗生素耐药细菌数量惊人地增加。拉曼光谱是一种无标记振动光谱技术，最近已成为一种有前途的细菌种类鉴别平台。由于每个细胞种类和菌株都有独特的分子结构，因而它们具有可用于鉴别的独特的光谱指纹。与基于核酸的检测方法（如聚合酶链式反应（PCR））和基于蛋白质的检测方法（如基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）和酶联免疫分析（ELISA））相比，拉曼光谱检测技术只需很少或不需要使用试剂或标记，设备成本相对较低，并具有无扩增检测的潜力。此外，拉曼光谱检测技术是一种无损技术，首先，其激发激光功率很低，使细胞可以保持活性；其次，测量结果基本不受细胞中水分的干扰；最后，检测只需非常小的样本量。与等离子体或米式共振纳米颗粒结合，拉曼光谱信号平均可以增强10⁵-10⁶倍，最高可增强10¹⁰倍，从而实现对细胞的快速检测。由于这些优势，拉曼光谱检测技术已经成功地应用于基因分析、蛋白质检测，甚至单分子检测。最近的工作也显示了拉曼光谱检测技术在细胞鉴别方面的令人兴奋的进展，包括细菌鉴别、免疫分析和活体活检。然而，为了提高拉曼光谱检测技术的临床和工业实用性，它必须与简便的样本制备方法相结合。据悉，近期，美国斯坦福大学的一个研究项目开发了一种细菌鉴别技术，该技术结合了表面增强拉曼光谱（SERS）、机器学习和用于样本制备的生物打印方法。这项研究近期以“Combining Acoustic Bioprinting with AI-Assisted Raman Spectroscopy for High-Throughput Identification of Bacteria in Blood”为题发表在Nano Letters期刊上。拉曼光谱技术用于细菌鉴别原理示意图据参与该项目的研究人员称，传统培养方法可能需要数小时或数天，作为传统培养方法的替代方法，这种新方法可以快速、廉价、更准确地对许多不同液体进行微生物分析。斯坦福大学Fareeha Safir说：“不仅每种细菌都表现出独特的光谱特征，而且给定样本中几乎所有其他分子或细胞都是如此。样本中的红细胞、白细胞和其他成分都在发送自己的信号，因此很难从其他细胞的噪音中区分微生物的光谱信号。”要解决这个问题，研究小组需要考虑的是如何利用极少量的样本达到最好的细胞分离效果，尽可能多地去除不必要的光谱信号。为了解决这一挑战，该研究借鉴了喷墨打印技术的原理，使用了一种被称为声学微滴喷射（ADE）的技术。在使用声学微滴喷射技术时，超声波将聚焦在流体-空气界面，产生辐射压力，从而使液体表面喷射出液滴，其液滴大小与换能器的频率成反比。从细胞原液中喷射出的图案化液滴未来的即时检测技术该平台的拉曼面利用金纳米棒（GNRs）进行表面增强，将金纳米棒引入样本液体中，通过声学打印操作将细菌和金纳米棒都沉积到镀金载玻片上。声学打印平台和共聚焦拉曼装置示意图该研究团队在其发表的论文中评论道：“这项试验首次展示了利用微观生物实体和纳米颗粒进行的多组分样本的稳定而精确的高频声波打印。”此外，在该项试验中，基于拉曼光谱的分析被应用于大肠杆菌、葡萄球菌，以及小鼠红细胞样本，并使用之前从均匀细胞样本中训练的机器学习算法来鉴别不同类别样本的拉曼光谱特征。利用拉曼光谱信号鉴别用金纳米棒（GNRs）打印的细胞样本基于机器学习算法和拉曼光谱技术鉴别大肠杆菌、葡萄球菌，以及小鼠红细胞样本结果显示，该系统对细胞纯样本的分类准确率超过99%，对细胞混合样本的分类准确率为87%。此外，使用金纳米棒和不使用金纳米棒的检测结果证实，拉曼光谱信号在生物打印样本中会发生表面增强，其放大倍数高达1500倍。根据该研究团队的说法，该方法可以帮助推进基于拉曼光谱的研究、临床诊断和疾病管理，为未来的即时检测系统提供基于流体的生物标志物微创检测。该平台也可以应用于其他液体的检测，比如公共卫生监测领域的饮用水检测。研究团队成员Amr Saleh说：“这是一种创新的解决方案，有可能挽救生命。我们对该方法潜在的商业化机会感到兴奋，这可以帮助重新定义细菌检测和单细胞表征的标准。”

记者探访超级细菌监测室　　超级细菌，最快两三天可确认　　超级细菌进入大众视野，引起部分人的恐慌。我们能否建立—道抵御细菌侵袭的监测网络?超级细菌能否被及时监测?监测过程又是什么样的?今年9月底，卫生部在国内设立了19个超级细菌监测哨点医院，山东省济南市中心医院、齐鲁医院位列其中。10月28日，记者走进济南市中心医院门诊楼5楼的中心实验室，带您—探这个监测超级细菌的神秘场所。　　工作人员正在打开生物安全柜。 　　耐药性强的细菌—直存在，且数量很多　　“嘟”，随着工作人员门禁卡的晃动，济南市中心医院中心实验室的门应声而开。穿上隔离衣，戴上鞋套，记者跟随工作人员走进实验室，眼前是一个长长的走廊。走廊两侧有各种实验室，实验室门口都挂着“生物危害”的标志。　　“其实并不是所有的微生物都是有害的。”病原微生物实验室工作人员裴凤艳说，人体内有大量微生物存在，大多数对人体有益，比如肠道内的一些细菌，会维持肠道良好的消化环境。　　穿过长廊，来到最里面的一间实验室———“病原微生物学实验室”，这就是卫生部9月份确立的山东省两个超级细菌监测哨所之一。　　该实验室工作人员纪明宇介绍，所谓的超级细菌，其实就是泛耐药细菌，这种耐药性强的细菌一直存在，并且数量很多，比如耐青霉素的肺炎链球菌，过去对青霉素、红霉素、磺胺等药品都很敏感，现在几乎刀枪不入。“这次超级细菌引起恐慌，主要是发现肠杆菌对抗生素不敏感了，产生了很强的泛耐药性，而之前这种细菌并没发现耐药性。”　　发现疑似超级细菌，“主人”立即隔离　　实验室里，一位工作人员正在一台“生物安全柜”前工作，她戴着口罩、手套，全副武装。　　纪明宇介绍，该工作人员正在进行菌株培养，“我们平时都会对临床送来的各种病人标本进行监测，监测各种细菌的耐药性，并且每三个月或六个月公布一次各种细菌的耐药率。”　　“大家可以放心的是，以我国目前的监测技术，判定超级细菌并非难事。”纪明宇说，针对上报的疑似菌株，可以先进行实验，确定有可疑性后，再接着做基因测试，“最快两三天就可以确认是否是超级细菌，但至今为止还没发现感染病例。”　　纪明宇拿出一份卫生部9月29日下发的监测方案，监测方案要求，全国任何一家医疗机构如果发现疑似超级细菌的耐药情况，如不具备实验室监测条件，须立即将菌株送至最近的19家哨点医院。同时，须在12小时内上报至国家细菌耐药监测网。　　一旦发现疑似超级细菌，那么将在进行确认检验的同时，立即对其“主人”采取隔离措施，避免细菌进一步扩散。“这样的监测网络一定程度上会抗拒潜在的疫情威胁。”该实验室主任汪运山说。　　检测需经四道关，菌株存放双人双锁　　在实验室中央的一张桌子上放着许多红色的圆盒，这是培养细菌的容器。　　“检测是否是超级细菌需要经过四道程序。”裴凤艳说，首先要从临床上取患者感染部位的标本，比如取呼吸道感染患者的痰标本，然后放在培养基上进行细菌培养，“就像种花需要土壤一样，这种培养基也是提供细菌繁殖的土壤。”　　她说，培养出细菌后，就要进行耐药反应，如果发现疑似耐药性反应，就会将其送到“临床基因扩增检验实验室”做基因分析，如果确认其含有耐药基因，那就可以确认这个细菌是超级细菌了。　　整个监测过程并不复杂，但条件要求很严格。“比如单纯菌株的存放就要求放置于-80℃的超低温环境内，”纪明宇指着一间房间内的两个大冰柜，“那就是存放菌株的地方，双人双锁，必须两个人同时签字才能打开柜子取菌株。”　　细菌耐药性与致病性并不成正比　　按照监测方案要求，哨点医院对免疫力低下、危重症、急诊患者、南亚次大陆来我国就医的人员开展监测工作。　　纪明宇说，超级细菌是感染病，而非传染病，“这是两种截然不同的概念，之前我们国家对传染病宣传得比较多，尤其是SARS和甲流之后，而对于感染病老百姓却知之不多，其实感染病是一种条件致病，并不是接触性传染病。”　　“耐药性与致病性并不成正比，并且感染性疾病需要具备一定的条件。”汪运山打了个比喻，有人吃了西瓜会拉肚子，但有人就不会。　　“细菌感染也一样，同样的细菌，由于不同的个体免疫力不同会有不同的反应，由于细菌感染而致病的还是少数。”汪运山说，“比如医院内进行侵入性手术，或者体质较差、免疫力低下的病人，被感染的可能性较大。一般来说，通过接触或者空气传播从而感染疾病的可能很小。因此，大众没必要恐慌。”　　他同时表示，超级细菌更让人可怕的是它背后反映的抗生素滥用的问题。“这个问题解决不了，超级细菌才会真正无敌。”　　当记者走出实验室时，“控制医院内感染，从正确洗手开始”的大标语映入眼帘。裴凤艳说，“手卫生是很重要的防护措施，加强锻炼，提高免疫力，是抵御任何细菌感染的良药。”　　耐药监测网还需再完善　　据《光明日报》报道，“耐药基因就像细菌的一件衣服，所以不是细菌耐药，而是基因耐药。”军事医学科学院疾病预防控制所的所长黄留玉解释说，超级细菌规范称呼应该是NDM-1耐药基因细菌。　　“微生物要生存，会和人类永远处在博弈中，耐药是其中的一种表现。新耐药细菌监测对控制耐药方面，包括对抗菌药合理使用方面都是非常有价值的工作。”卫生部合理用药专家委员会委员肖永红认为，现在我国的监测网，达到了对已经发现的耐药细菌做一个常规监测的水平。　　据肖永红介绍，现有的监测还需进一步发展和完善。目前监测已覆盖到170余家三级甲等医院，而我国仅三级医院就有七八百家。　　“实际上，我国上万家二级医院至今还没有被纳入到国家的监测网里。”肖永红介绍，把二级医院纳入进来是非常必要的。　　滥用抗菌药严重可致命　　据新华社北京10月28日电(记者 李亚红)北京市卫生局负责人28日称，抗菌药物是治疗感染性疾病的有效药，一旦被滥用，不仅不利于健康，还会给人体带来严重伤害。因此，希望广大医务人员合理使用抗菌药物，患者应在医生指导下使用抗菌药物，避免抗菌药物滥用引发不良反应和细菌耐药性增强。　　北京市卫生局新闻发言人毛羽说，凡超时、超量、不对症使用或未严格规范使用抗菌药物，都属于抗菌药物滥用。滥用抗菌药物首先会引起细菌的耐药性。据国家权威医疗部门统计，我国每年都有部分患者因抗菌药物使用不当，引起不良反应致病住院，也有部分患者因滥用抗菌药物导致死亡。