专利名称：微生物被动收集方法及其收集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种收集病毒的微生物的方法及其装置，尤其涉及一种微生物被动收集方法及其收集装置。
背景技术：
人类呼吸道传染病主要通过空气、飞沫、气溶胶经呼吸道传播。样本采集一般采用鼻拭子、咽拭子、痰或负压吸取气管分泌物，这种采集样本的方法即便分离到病原，也不能确定其以何种方式排入环境进而造成新的感染。例如，严重急性呼吸道综合症(SARS)被认为是由SARS冠状病毒引起、通过空气飞沫传播的传染病；流行病学调查显示，患者在潜伏期和发病早期不具传染性或传染性弱，发病后3～5天传染性极强，但这样的结论缺乏直接的病原学证据-即不同发病阶段患者呼出的气体或咳嗽的飞沫中病原体是否存在。而医学专家推测的SARS病人咳嗽引起的感染半径约1～2米，也无病原学证据。再者，为SARS病人采集鼻、咽部分泌物，尤其是负压吸取气管分泌物，这种直接的采样行为是引起医务人员感染的重要原因，在可能的情况下应尽量避免。带有动力、从而形成负压的空气样本采集装置能有效地富集环境空气中的病原，但同时破坏了病原在外环境中的自然分布状态。因而急需发展一种能对空气、飞沫及气溶胶中的病毒等微生物进行被动采样、富集、同时对采样者又相对安全的装置，用于人和实验动物以及环境的空气、飞沫及气溶胶样本采集。
发明内容
本发明提供一种能够保持病原在外环境中的自然分布状态的微生物被动收集方法及其收集装置，适合于空气、飞沫、气溶胶中病毒等的微生物被动收集。
本发明采用如下技术方案本发明所述方法是一种用于收集空气、飞沫、气溶胶中病毒等的微生物被动收集方法，将含微生物的空气、飞沫或气溶胶与修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维相接触，硅烷化的且修饰有正电荷基团的玻璃纤维从接触中捕捉获得微生物。
本发明所述装置是一种用于实施上述方法的收集装置，由富集管腔和塞子组成，塞子设在富集管腔的一端，在富集管腔内设有修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维。
与现有技术相比，本发明具有如下优点本发明在玻璃纤维上修饰了正电荷基团且使其硅烷化，这使玻璃纤维表面有了氨基，而在玻璃纤维与病毒等微生物的接触过程中，氨基与病毒等微生物的表面的蛋白质结合，从而实现收集病毒等微生物。本发明分别采用三种不同的方法使玻璃纤维硅烷化，并可采用两种不同的方法对硅烷化的玻璃纤维表面进行修饰，如硅烷化 聚赖氨酸修饰 本发明提出了能够对人体排出的气体、飞沫、气溶胶以及环境中的空气、气溶胶、尘埃中的病毒等微生物以被动方式进行高效、快速采集和富集的新方法及相应的装置，对人工模拟的甲肝病毒气溶胶的收集效率在95％以上。该装置是被动式采样，无需动力装置，因而体积小，便于携带，使用不受条件限制。该装置对人体实现无创性样本采集，患者无任何痛苦，乐于接受；该装置通过远端膨大的样本采集器可严密罩于病人口鼻采样，避免了医务人员直接接触病人采样，使医务人员相对安全。使用该装置采集环境样本时，不破坏环境的自然状态，可以客观地分析病原自人体排出的方式、播散的范围；连续采样，还可了解疾病不同时期的传染性。该装置可放置在不同高度、不同位置、不同方向，并可分时段对环境中的气体或气溶胶采样，结合病原学检测结果，可以判断病原的来源、成因以及对环境进行监测，从而为传染病的病原学、流行病学及控制预防提供数据与证据。该装置采样后，卸下样本采集器，收集管装入密封袋可直接送往实验室。根据需要，在收集管腔内进行病毒等微生物的原位检测，可防止实验室污染，保证实验人员的安全；采用碱性缓冲液通过富集管腔，将玻璃纤维上吸附的病毒颗粒等微生物洗脱下来，洗脱液不仅可用于病原微生物的抗原检测或基因检测，还可用于病原的分离培养。玻璃纤维表面涂布的保湿剂使富集管腔内始终保持湿润小环境，故采集的样本无需另加保存液。该装置由于成本低廉，填充材料表面携带正电荷的化学修饰方法简便，因而富集管和填充材料即可一次性使用，也可在使用后经酸、碱洗脱后复性，重复使用。该装置可以与各种病原体检测方法和化学检测器集成，形成集病原微生物(包括病毒)采样、富集和检测一体化的装置。
在玻璃纤维上附着甘油磷酸盐缓冲溶液等非碱性保湿剂，既保持玻璃纤维的温度，亦保持其黏附性，并保持从空气中收集的病毒等带负电荷的玻璃纤维接触机会，从而可以牢固的结合在一起。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明样本采集器。
具体实施例方式
实施例1一种用于收集空气、飞沫、气溶胶中病毒等的微生物被动收集方法，将含微生物的空气、飞沫或气溶胶与修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维相接触，硅烷化的且修饰有正电荷基团的玻璃纤维从接触中捕捉获得微生物，在本实施例中，在修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维上附着非碱性保湿剂，该非碱性保湿剂可以采用中性或酸性的10％～40％甘油或者磷酸盐缓冲溶液，也可为80％～60％浓度的甘油磷酸盐缓冲溶液，该磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8，本实施例可以采用以下三种方法来具体制备修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维①先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.3-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入含有1％氨基丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane)的95％丙酮/水溶液5-30分钟，取出，用丙酮和去离子水依次洗净，置120℃烘干，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团；②先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.5-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入0.5-2份二氯二甲基硅烷与49份氯仿的混合物中2-15分钟，取出，用无水乙醇或纯水冲洗，置180℃下烘烤1-3小时或60℃烤18小时，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团；③先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.5-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入0.5-2份硅油与五十份乙醚的混合物中，浸泡5-10分种，取出，置160～180℃烤1-3小时，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团，本实施例可以采用以下两种方法在硅烷化的玻璃纤维表面修饰正电荷基团①将硅烷化的玻璃纤维浸入含1-5％聚赖氨酸的磷酸盐缓冲液中反应1-3小时，取出，依次用磷酸盐缓冲液和去离子水冲洗，吹干，使正电荷基团修饰在玻璃纤维表面上，上述磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8；②将硅烷化的玻璃纤维浸入含1.0-6.0％组氨酸的磷酸盐缓冲液中反应1-3小时，取出，依次用磷酸盐缓冲液和去离子水冲洗干净，吹干，使正电荷基团修饰在玻璃纤维表面上，上述磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8。
实施例2一种用于实施上述方法的收集装置，由富集管腔a和塞子d组成，塞子d设在富集管腔a的一端，在富集管腔a内设有修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维，在富集管腔a的另一端连接有样本采集器c，在修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维的表面设有非碱性保湿剂层，在本实施例中，塞子为可拆卸的陶瓷砂芯塞，透气，能保持富集管腔a与大气连通。
本发明的被动式采样方法为(1)由被收集样本的人或动物对连接富集管的样本采集器用力呼气或咳嗽，或由能产生正压的物体对准样本采集器吹气或产生气溶胶，或将收集管放置于任意环境中，被动收集环境中的自然气流；(2)于富集管腔内加入中性或酸性缓冲液，洗去玻璃纤维表面附着的保湿剂，保留吸附有病毒颗粒子等微生物的玻璃纤维。如果在富集管腔内直接加入标记抗体，则对玻璃纤维上吸附的病毒颗粒等微生物进行原位检测；或用碱性缓冲洗脱液通过富集管腔，将玻璃纤维上吸附的病毒颗粒等微生物洗脱下来，并储存于容器中，用于病原微生物的抗原检测或基因检测或病原分离培养。采样后的玻璃纤维经酸、碱洗脱后可复性，可重复使用。
权利要求
1.一种用于收集空气、飞沫、气溶胶中病毒等的微生物被动收集方法，其特征在于将含微生物的空气、飞沫或气溶胶与修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维相接触，硅烷化的且修饰有正电荷基团的玻璃纤维从接触中捕捉获得微生物。
2.根据权利要求1所述的微生物被动收集方法，其特征在于修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维采取如下步骤制备先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.3-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入含有1％氨基丙基三甲氧基硅烷的95％丙酮/水溶液5-30分钟，取出，用丙酮和去离子水依次洗净，置120℃烘干，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团。
3.根据权利要求1所述的微生物被动收集方法，其特征在于修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维采取如下步骤制备先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.5-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入0.5-2份二氯二甲基硅烷与49份氯仿的混合物中2-15分钟，取出，用乙醇和纯水冲洗，置160-180℃下烘烤1-3小时或60℃烤18小时，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团。
4.根据权利要求1所述的微生物被动收集方法，其特征在于修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维采取如下步骤制备先将玻璃纤维放入由0.5-2份过氧化氢和2份浓硫酸组成的溶液中，浸泡0.5-2小时，用去离子水冲洗净，用去离子水煮沸5-30分钟，取出，在氮气流下干燥；然后将玻璃纤维浸入0.5-2份硅油与50份乙醚的混合物中，浸泡2-15分种，取出，置160～180℃烤1-3小时，得硅烷化玻璃纤维；最后在玻璃纤维表面修饰上正电荷基团。
5.根据权利要求2、3或4所述的微生物被动收集方法，其特征在于将硅烷化的玻璃纤维浸入含1-5％聚赖氨酸的磷酸盐缓冲液中反应1-3小时，取出，依次用磷酸盐缓冲液和去离子水冲洗，吹干，使正电荷基团修饰在玻璃纤维表面上，上述磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8。
6.根据权利要求2、3或4所述的微生物被动收集方法，其特征在于将硅烷化的玻璃纤维浸入含1.0-6.0％组氨酸的磷酸盐缓冲液中反应1-3小时，取出，依次用磷酸盐缓冲液和去离子水冲洗干净，吹干，使正电荷基团修饰在玻璃纤维表面上，上述磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8。
7.根据权利要求1所述的微生物被动收集方法，其特征在于在修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维上附着非碱性保湿剂，该非碱性保湿剂为80％～60％浓度的甘油磷酸盐缓冲溶液，该磷酸盐缓冲液的磷酸盐含量为0.15-0.001M，pH6.4-7.8。
8.一种用于实施权利要求1所述方法的收集装置，由富集管腔(a)和塞子(d)组成，塞子(d)设在富集管腔(a)的一端，其特征在于在富集管腔(a)内设有修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维。
9.根据权利要求8所述的收集装置，其特征在于在富集管腔(a)的另一端连接有样本采集器(c)。
10.根据权利要求8或9所述的收集装置，其特征在于在修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维的表面设有非碱性保湿剂层。
全文摘要
本发明公开了一种微生物被动收集方法及其收集装置。本发明所述方法是一种用于收集空气、飞沫、气溶胶中病毒等的微生物被动收集方法，将含微生物的空气、飞沫或气溶胶与修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维相接触，硅烷化的且修饰有正电荷基团的玻璃纤维从接触中捕捉获得微生物。本发明所述装置是一种用于实施上述方法的收集装置，由富集管腔和塞子组成，塞子设在富集管腔的一端，在富集管腔内设有修饰有正电荷基团且硅烷化的玻璃纤维。本发明在玻璃纤维上修饰了正电荷基团且使其硅烷化，这使玻璃纤维表面有了氨基，而在玻璃纤维与病毒等微生物的接触过程中，氨基与病毒等微生物的表面的蛋白质结合，从而实现收集病毒等微生物。
文档编号C12M1/26GK1560246SQ20041001421
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者唐祖明, 陆祖宏 申请人:东南大学