Reviews diskutieren Fortschritte bei Online-Erkennungsmethoden für Bioaerosole

Zu Bioaerosolen zählen Bakterien, Pilze, Pilzsporen und Pflanzenpollen sowie Viren und deren Sekrete wie Endotoxin, Glucan und Mykotoxine. Verschiedene Atemwegserkrankungen wie Rhinitis, Atemwegsentzündungen, Asthma und die Coronavirus-Erkrankung (COVID-19) stehen im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber Bioaerosolen. Aufgrund der Komplexität, Vielfalt und nicht-biologischen Interferenz von Bioaerosolen ist die Online-Erkennung von Bioaerosolen jedoch eine Herausforderung.

In einer Rezension veröffentlicht im Journal Grundlegende ForschungEin Forscherteam der Technischen Universität Guangdong fasste die vorhandenen Technologien und Instrumente zusammen, die zur Online-Erkennung von Bioaerosolen verwendet werden können, und stellte Perspektiven für die Entwicklung von Erkennungstechnologien und -instrumenten vor.

Laut dem leitenden Studienautor Professor Taicheng verfügen unterschiedliche Technologien zur Erkennung von Bioaerosolen über eigene Merkmale und geeignete Bedingungen, und es besteht die Notwendigkeit, auf der Grundlage unterschiedlicher Bedingungen und Zwecke geeignete Erkennungsmethoden auszuwählen.

„ATP ist eine einfache, kostengünstige, effiziente und schnelle Methode, mit der sich die mikrobielle Konzentration quantifizieren lässt“, sagt An. „Durch die Kombination mit einer Filtrationsmethode, einer elektrostatischen Methode und einem Aerosol-Hydrosol-Probenehmer können wir eine Online-Erkennungsplattform für Bioaerosole erstellen.“

Besonders hervorzuheben ist die laserinduzierte Fluoreszenztechnologie, die am weitesten verbreitete nichtinvasive Methode zur Erkennung von Bioaerosolen mit schneller Auflösung. Dabei werden fluoreszierende Substanzen wie Tryptophan und reduzierte Coenzyme in biologischen Partikeln mit einem Laser angeregt, um die Erkennung von Bioaerosolen zu erreichen.

Darüber hinaus ist die Raman-Spektroskopie eine schnelle, spezifische, zuverlässige und nicht-invasive Technik zur Echtzeiterkennung von Bioaerosolen, wobei die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) und die kohärente Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS) die beiden gängigsten Techniken zur schnellen Identifizierung von Bioaerosolen sind.

Laut Co-Autor Dr. Zhishu Liang können die untersuchten Methoden zwar eine schnelle Erkennung von Bioaerosolen erreichen, es gibt aber noch Mängel, die verbessert werden müssen. Beispielsweise kann die ATP-Biolumineszenzmethode Mikroorganismen nicht auf Artenebene unterscheiden, während LIF ohne Fluoreszenzdatenbank Umweltfaktoren und nicht-biologische Partikelinterferenzen nicht ausschließen kann. Was die Raman-Spektroskopie betrifft, muss sie in Kombination mit anderen Werkzeugen verwendet werden, um die Selektivität und Empfindlichkeit von Bioaerosolen zu verbessern.

„Wir hoffen, dass bei künftigen Forschungsarbeiten zur Entwicklung von Detektionsinstrumenten die Genauigkeit im Vordergrund stehen wird und nicht nur die Funktion der Online-Überwachung im Mittelpunkt steht“, so Liang abschließend.