Melbourne Pollen – ein Dienst an der School of BioSciences der University of Melbourne, der die Konzentration von Gräserpollen und mehreren anderen Arten von Pollen in der Luft vorhersagt – untersucht seit mehr als 40 Jahren, was sich in Melbournes Luft befindet. Meistens suchen wir nach Pollen, aber kürzlich haben wir einen tiefen Tauchgang gemacht, um zu sehen, was es sonst noch gibt.
Warum machen wir das?
Einerseits aus Neugier, andererseits um den Zusammenhang zwischen Pollen und Allergien besser zu verstehen.
Obwohl wir Pollen zählen, insbesondere Gräserpollen, reagieren Menschen mit Heuschnupfen und Asthma eigentlich nicht empfindlich auf die Pollen selbst, sondern auf extrem kleine Moleküle, sogenannte Allergene, die Teil des Pollenkorns sind. Bei jemandem mit einer Allergie stimulieren diese Allergene bestimmte Arten von Immunzellen in ihrem Körper, und es sind die Moleküle, die von diesen aktivierten Zellen freigesetzt werden, die Symptome von Heuschnupfen und Asthma auslösen.
Für die Pollensaison 2022 bis 2023 hat Melbourne Pollen mit dem Department of Biochemistry and Pharmacology der University of Melbourne zusammengearbeitet, um zu sehen, wie viel von einem bestimmten Gräserpollenallergen namens Gruppe V-Allergen (ausgesprochen Gruppe-5-Allergen) darin enthalten ist Luft, und ob die Menge dieses Allergens pro Gräserpollenkorn gleich bleibt oder sich über die Jahreszeit ändert.
Unsere Partnerschaft umfasst die Materials Characterization and Fabrication Platform (MCFP), die ihre fortschrittliche Ausrüstung einsetzt, um zu identifizieren, was sich sonst noch in unserer Luft befindet.
Derzeit halten wir jedes Gräserpollenkorn, das wir sehen, für hochallergen. Aber vielleicht ist das nicht richtig und die Potenz von Gräserpollen als Quelle von Allergenen wie dem Allergen der Gruppe V ändert sich im Laufe der Saison.
Das Team der Biochemie und Pharmakologie verwendet einen Antikörpertest namens „Sandwich“-ELISA, um das Allergen der Gruppe V in unserer Luft zu messen. Diese Technik ermöglicht es uns, viele Proben gleichzeitig zu verarbeiten und zu messen, was bedeutet, dass wir bald in der Lage sein werden, die Menge an Allergenen zu sehen, die während der Saison jeden Tag in der Luft vorhanden ist.
Wenn Sie wissen, wie viele Allergene in den Monaten mit den meisten Allergien in der Luft sind, können wir Ihnen bessere Informationen darüber geben, wann Ihre Heuschnupfensymptome schlimm sein könnten, und Sie können Maßnahmen ergreifen. Um zu sehen, was sich sonst noch auf den Filtern befindet, haben wir bei MCFP ein Hochleistungsmikroskop verwendet, das eine Kombination aus intensiver Beleuchtung mit sehr hochwertigen Glaslinsen verwendet, um Licht einzufangen und auf eine Digitalkamera zu fokussieren.
Ein sauberer Filter ist in dieser Größenordnung fast strukturlos, aber in einem gebrauchten Filter sehen wir viele eingebettete Partikel in verschiedenen Formen, Farben und Größen.
Während Pollenkörner auf dem Filter aufgrund ihrer relativ großen Größe von etwa 30 bis 50 Mikrometern (0,03 bis 0,05 Millimeter) recht einfach zu erkennen sind, müssen wir wegen optischer Verfahren einen anderen Ansatz verfolgen, um deutlich kleinere Partikel zu sehen , die mit sichtbarem Licht arbeiten, sind auf eine Auflösung von etwa einem Mikrometer (das ist ein tausendstel Millimeter) beschränkt.
Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist zwischen 10 und 50 Mikrometer dick.
Um Dinge mit höherer Vergrößerung zu sehen, müssen wir zu einem Mikroskop wechseln, das Strahlen geladener Teilchen verwendet, um Materialien zu beleuchten. Üblicherweise sind dies Elektronenstrahlen oder Ionenstrahlen, und die Instrumente werden Rasterelektronenmikroskope (SEM) oder Heliumionenmikroskope (HIM) genannt.
Bei dieser stärkeren Vergrößerung können wir sehen, dass der Filter ein gewebtes Glasfasernetz ist. Auf der Oberfläche befindet sich eine Matte aus sehr feinen Polymersträngen, die dabei helfen, winzige Partikel zu filtern.
Sie können zwar nicht durch den Filter sehen, aber bei dieser Vergrößerung sieht der Filter ziemlich porös aus – wie es für Luft sein muss, aber nicht für Partikel.
Wenn wir uns einen Filter ansehen, der seit einer Woche Material in Melbournes Luft sammelt, sehen wir wenig überraschend eine große Menge an Fremdkörpern. Es gibt einige große runde Partikel, die sofort auffallen.
Dies sind die berüchtigten Pollenkörner, die Melbourne Pollen täglich während der Heuschnupfensaison zählt, um unsere Vorhersagen zu liefern.
Wenn wir noch weiter hineinzoomen, können wir andere viel kleinere Partikel sehen, die einen Durchmesser von etwa 300 Nanometern (0,0003 Millimeter) haben. Es ist schwer zu sagen, was diese seltsam geformten kugelförmigen und stark geformten Partikel sind, aber es könnten Brochosomen sein, mikroskopisch kleine Körnchen, die von Zikaden abgesondert werden, um ihren Körper sauber zu halten.
Zu sehen sind auch viele scharfkantige, kantig wirkende Strukturen sowie Stäbchen, Fasern und Scherben. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um anorganische Materialien, die vom Wind aufgewirbelt wurden, wie Erde oder Sand vom Boden oder Salze von Meeresgischt, die von der Küste ins Landesinnere getragen wurden.
Und es sind auch einige enorm kleine Partikel vorhanden. Einige davon haben einen Durchmesser von nur 10 Nanometern (ein Millionstel Millimeter) und sind tausendmal kleiner als Ihr Haar.
Dies werden einige der Partikel sein, die am schwierigsten zu identifizieren sind, da sie so sehr klein sind. Aber es könnten Schadstoffe wie Rauch aus Autoabgasen oder vielleicht sogar Mikroplastik sein.
Aber um zu identifizieren, woraus diese sehr kleinen Partikel bestehen, und um zu verstehen, woher sie möglicherweise stammen, brauchen wir noch mehr wissenschaftliche Instrumente, die uns helfen, genau zu identifizieren, welche Arten von anorganischen Verbindungen möglicherweise auf dem Filter eingefangen werden.
Dazu verwenden wir eine Kombination aus Röntgenmikroanalyse und Schwingungsspektroskopie, die Materialien anhand ihres chemischen „Fingerabdrucks“ identifiziert.
Dieser interdisziplinäre Ansatz kombiniert Techniken, die noch nie zuvor verwendet wurden, um Allergene und die mysteriösen Partikel in der Luft, die wir atmen, zu untersuchen. Dies sind wichtige Schritte, um besser zu verstehen, wie sich unsere Umwelt auf unsere Gesundheit auswirkt.