家用空气净化器HEPA滤网中呼吸道病原物种类分析

孟 军， 季小荣， 周 玮， 朱晓军， 华书玫， 李金明， 管 锦

江苏省产品质量监督检验研究院， 江苏 南京 210007

在大气污染日益严重的今天，随着公众对空气污染关注度的上升，越来越多的家庭选择使用空气净化器[1]。目前，大多数家庭使用的是HEPA滤网(高效过滤器)空气净化器。HEPA滤网由于其孔径细微，在空气净化器运行时，空气中绝大多数直径微小的颗粒被吸附在滤网上，这些直径微小的颗粒中相当大一部分为环境中各种微生物。随着使用时间的积累，空气中大量灰尘会在滤网上聚集，灰尘中含有微生物生长所必需的碳氮源，加上机器本身加湿功能所提供的水分，为微生物生长提供了绝佳生长环境[2]。微生物的大量繁殖，不仅影响净化器功能，甚至还会提高室内空气被有害微生物污染的风险[3]，给人体健康带来危害。呼吸道感染是临床最常见的疾病之一，引起呼吸道疾病的病原物包括真菌、细菌、病毒和支原体等，但绝大多数呼吸道感染是由病毒引起[4]。通常病毒检测采用培养和血清学方法，但由于上述两种技术耗时长、对技术要求高，因此难以对病毒进行快速准确检测[5]。荧光定量PCR法虽然在一定程度上解决了传统方法的时效问题，但也存在着成本高、检测通量低等问题[6]。微流体核酸检测芯片是近年来出现的一种将微流控技术和生物芯片相结合对核酸进行检测的新技术，具有高通量、快速、灵敏度高等优点[7]。目前，微流体芯片检测技术已用于癌症研究[8]、呼吸道病原物检测[9]。家用空气净化器在使用过程中，空气中的各种固态、气态颗粒物以及微生物在滤网中长期积累，污染严重，难以采用传统培养、常规PCR检测技术对其中微生物种群进行准确分析。目前，对空气净化器滤网上微生物的研究主要集中于细菌和霉菌方面[10,11]，对病毒的相关研究报道较少，缺乏滤网中微生物种群整体全面分析。本研究通过调查家用空气净化器基本使用情况，以HEPA滤网为研究对象，采用微流体芯片核酸检测技术对HEPA滤网中呼吸道病原物种类进行分析，了解家用空气净化器HEPA滤网中呼吸道病原物种群分布情况，为用户合理使用空气净化器提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1HEPA滤网

采用自愿的方式，在南京市某单位收集家庭及办公场所空气净化器中HEPA滤网，记录品牌、型号、使用时间和场所。

1.1.2实验仪器

ABI Q7+荧光定量PCR仪，Nanodrop分光光度计，Eppendorf 5418 R型高速冷冻离心机，涡旋混合仪，Eppendorf微量移液器。

1.1.3实验试剂

Geno Tube Livestock拭子棒，货号：FX 190208V01；MagMAX CORE 核酸提取试剂盒：赛默飞公司，货号：A 32700；TaqManTMArray Respiratory Tract Microbiota Comprehensive Card呼吸道病菌微流体芯片，赛默飞公司，货号：A 41238；TaqMan®Fast Virus 1-Step Master Mix预混液，赛默飞公司，货号：4444432；PBS缓冲液，无核酸酶水。

1.2 实验方法

1.2.1HEPA滤网中呼吸道病原物样本采集

使用拭子棒在收集到的HEPA滤网前后中央部位(对角线交叉点)8 cm×8 cm均匀涂抹5～10次，作为1个分析样本。

1.2.2病原物核酸提取

将已采集样本的拭子棒前段棉签部位剪断，放在盛有1 mL pH 7.4 PBS缓冲液离心管涡旋3 min，使样本材料尽量悬于PBS缓冲液中，丢弃拭子棒。按照MagMAX CORE 核酸提取试剂盒说明书提取步骤提取核酸。

1.2.3核酸浓度、纯度检测

采用Nanodrop紫外分光光度计测定核酸浓度和纯度。

1.2.4呼吸道病原物检测

PCR反应体系：TaqMan®Fast Virus 1-Step 预混液25 μL，待测样本核酸提取液45 μL，无核酸酶水30 μL，配制成100 μL反应体系。用微量移液器将配制好的100 μL的反应体系加入到TaqManTMArray Respiratory Tract Microbiota Comprehensive Card芯片的加样孔，采用ABI Q7+荧光定量PCR仪进行PCR扩增。PCR扩增程序为：25 ℃ 2 min，2 ℃/min升温至50 ℃，保持15 min，2 ℃/min升温至95 ℃，保持10 min，1.5 ℃/min降温至60 ℃，保持1 min，共计40个循环。

1.2.5数据分析

采用ABI Q7+荧光定量PCR仪自带的QuantStudioTMReal-Time PCR Software对实验样本PCR扩增结果进行分析，Ct值≤35视为阳性样本。

2 结果与讨论

2.1 空气净化器基本情况

本次研究共收集了61台空气净化器中的HEPA滤网，涉及18个品牌25个型号，滤网实际使用时间在60 d～200 d之间，使用场所包括家用客厅、卧室和办公室。详细统计结果见表1。

表1 空气净化器基本情况

本研究共涉及18个品牌25个型号家用空气净化器，基本涵盖了目前市场上常见家用空气净化器品牌。从使用场所来看，卧室使用率占比最高，占本次研究样本使用场所的52.5%。从实际使用时间来看，90 d～120 d占比最高，为52.5%。

2.2 HEPA滤网中呼吸道病原物种类分析

采用微流体芯片核酸检测技术对61台家用空气净化器中HEPA滤网中44种呼吸道病原物进行了分析。分析过程中，每块微流体芯片均使用18S rDNA作为质控样本，以验证PCR反应体系和程序的适用性。同时设置以无核酸酶水为扩增模板的阴性对照以监测操作过程中是否有外来核酸污染。Ct值≤35扩增结果认定为阳性样本。

61个样本中，有21个样本检测出不同种类呼吸道病原物，病原物阳性样本检出率为34.4%。在21个阳性样本中，共检出呼吸道病原物8种，占检测病原物总种类的18.2%。在使用场所上，3个使用场所均有阳性样本检出，其中办公室来源样本阳性检出率最高，共有12个样本检出呼吸道病原物，占阳性检出样本总量的57.1%。详细结果见表2。

2.3 讨论

在雾霾天气时，大气悬浮颗粒物中微生物种类高达1 300多种，其中大部分微生物不致病，但也包含可经呼吸道传播的致病微生物[12]。各种呼吸道病原物是引起流感、腮腺炎、哮喘等疾病的主要病原物[13]。空气净化器滤网在过滤空气的过程中，会使微生物在滤网上不断聚集[10]，非常容易跟随空气净

表2 HEPA滤网中呼吸道病原物阳性样本统计结果

化器气流进入室内空气，造成二次污染。本研究对不同场所来源的61台家用空气净化器HEPA滤网中呼吸道病原物进行了分析，在21个样本中共检出8种常见呼吸道病原物，分别为金黄色葡萄球菌、鼻病毒A、鼻病毒B、腺病毒A、腮腺炎病毒、巨细胞病毒、卡他莫拉氏菌和肺炎克雷伯菌。金黄色葡萄球菌是引起下呼吸道感染的主要病原物之一[14]，腮腺炎病毒则会引起腮腺炎。在我国，流行性腮腺炎发病率一直居高不下，每年均有数十万流腮病例报告和数百起突发公共卫生事件发生[15]。鼻病毒、腺病毒、巨细胞病毒也是最常见诱发急性呼吸道感染的病原物[16]。因此，家用空气净化器滤网的卫生状况应该引起高度关注。

已有研究表明，在人员聚集的公共场所空调通风系统中微生物污染严重[17]，在本研究检出的21个阳性样本中，有12个样本来源于办公室，这可能与办公室人员密度相对较大、组成复杂有一定相关性。马聪兴等[11]研究发现，家用空气净化器滤网上霉菌数量与实际使用时间呈正相关，而与保养清洁呈负相关。在本研究检出的21个病原物阳性样本中，有17个样本实际使用时间超过了100 d，3个样本实际使用时间在90 d～100 d之间，仅有1个样本实际使用时间小于90 d，这表明呼吸道传播病原微生物检出率与滤网实际使用时间呈现一定的正相关。因此，定期清洁或更换滤网，是减少滤网病原微生物富集，避免产生二次污染的重要手段。

本研究采用微流体芯片核酸检测技术对家用空气净化器HEPA滤网中呼吸道病原微生物进行了分析，该芯片可同时检测44种呼吸道病原物，包括31种病毒、10种细菌、1种支原体、1种衣原体和1种寄生虫。在本研究中，共检出6种病毒和2种细菌，病原物种类检出率相对较低。在采用微流体芯片检测过程中，出现很多Ct值大于35的可疑位点。Ct值是反应核酸扩增效率的指数，Ct值大于35的扩增位点，理论上认为该扩增位点核酸模板起始拷贝数小于1，可认为无意义。因此在本研究中，未将在核酸扩增过程中Ct值大于35的无意义位点列入最终检出病原物种类统计。分析原因可能是所采集的样本中微生物量较少，提取得到的核酸浓度较低、纯度不高。在今后类似的研究中，对于核酸浓度较低或者纯度不佳的样本，如何进一步改进采样方式、提高核酸提取效率，以更加全面准确对样本中微生物种群进行分析，是值得关注的问题。受限于相应分析规范与检测技术的不足，目前对于呼吸道病原物在环境介质中赋存行为的研究较少，因此，开发相应的检测技术和分析方法，对呼吸道病原物在环境介质中种类分布、传播途径、生存周期等行为进行全面解析，这对呼吸道疾病防控工作具有重要意义。

3 结论

通过采用微流体芯片核酸检测技术对61个家用空气净化器HEPA滤网样本中呼吸道病原物种类进行分析，表明滤网中呼吸道病菌检出率与使用场所、使用时间存在一定相关性，使用场所为公众场所、使用时间较长而未更换或未进行清洁的滤网中病原物检出概率更高。目前，关于空气净化器性能检测研究主要集中于固态颗粒物、气态污染物的净化效果方面[18-20]，微生物检测标准和方法相对较少[21]，GB/T 18801—2015《空气净化器》也未对使用过程中滤网卫生问题进行规定[22]。因此，建议相关部门在今后制定标准时加入空气净化器滤网使用过程中的相关卫生指标，为用户更加合理使用空气净化器提供依据。