CC BY
4
Mikrobiol., 1953, v. 8, p. 145. — Blum H. F., Cook J. S„ Loos G. M„ Ibid., 1954. v. 37, p. 313. — Blum H. F., Matthews M. R„ Biol, bull., 1950, v. 99, p. 330. — Blum H. F., Robinson J. C„ Loos G. M., J. gen. Physiol., 1951, v. 35, p. 323. — В u 11 e r J. A. W., Experientia, 1955, v. 11, p. 289. — Dulbecco R. В кн.: Radiation biology. New York, 1955, v. 2, p. 455. — Giese A. C., Physiol, zoo!., 1953, v. 26, p. 1.— Giese А. С., I verso n R. M„ Sanders R. Т., J. Bact., 1957, v. 74, p. 276. — Gray L„ Brit. J. Radiol., 1952, v. 25, p. 235. — Griffin A. C., Dolman V. S. Böhlke E. B. et al„ Cancer Res., 1955, v. 25, p. 523. — Helmke R., Strahlenthera pie, 1948, Bd. 77, S. 477.— Idem, Ibid, 1954, v. 94, p. 430. — H i 11 R. F., Rossi H. H.. Radiat. Res., 1954, v. 1, p. 358. — I verson R. M.. Exp. Cell Res., 1958, v. 15, p. 268 -J agger J., Bact. Rev., 1958, v. 22, p. 99. — Johnson F. H., Flagler E. A.. В 1 u m H. F., Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.), 1950, v. 74, p. 32. - Kaufmann В, Ho 1 laender A., Genetics, 1945, v. 30, p. 11. — Keiner A., Proc. nat. Acad. Sc., 1949. v. 35, p. 73. — Keiner A., J. Bact., 1953, v. 65, p. 252. — Latarjet R., Acta radio!.. 1954, v. 41, p. 84. — Norman A., J. cell, and compar. Physiol., 1954, v. 44, p. 1. -Pierce S„ Giese A. C„ J. Cell. comp. Physiol., 1957, v. 49, p. 303. — Rieck A F. Carlson S. D., Ibid., 1955, v. 46, p. 301. —Rupert C. S„ Good gal S. H„ Her riott R. M„ J. gen. Physiol., 1958, v. 41, p. 451. — Sarachek A„ Lücke W. H„ Experientia, 1953, v. 9, p. 374. — Skreb Y„ Errera M„ Exp. Cell Res., 1957, v. 12, p. 649. — S t u у J. H„ Biochim. biophys. Acta, 1956, v. 22, p. 238. —Wels P., Strahlentherapie, 1953, Bd. 90, S. 325. — Zelle M. R., Hollaender А. В кн.: Radiation biology. New York, 1955, v. 2, p. 365.
Поступила 15/111 ¡960 r
-¿r
СОВРЕМЕННЫЕ БАКТЕРИОУЛАВЛИВАТЕЛИ (ПО ДАННЫМ НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ)
И. И. Богданов, Н. М. Каморский
Проблема аэрозолей занимает одно из важных мест в биологии и этим, возможно, объясняется то большое внимание, которое уделяется в последнее время в капиталистических странах изучению аэрозолей вообще и бактериальных аэрозолей в частности.
Изучение бактериальных аэрозолей имеет большое практическое значение в связи с возможностью бактериальной загрязненности спе циальных предприятий, проблемой распространения воздушно-капель-ных инфекций, а также в связи с использованием аэрозолей в лечебной и профилактической практике.
Среди многочисленных вопросов по проблеме аэрозолей наибольшее внимание в зарубежных исследованиях уделяется методам изучения бактериальных аэрозолей. Эти методы позволяют оценить инфекци-озность аэрозоля и выживаемость бактерий, находящихся в воздухе, в зависимости от температуры, относительной влажности, ультрафиолетового облучения и других факторов внешней среды.
Достоверность результатов, получаемых при изучении бактериальных аэрозолей, в значительной степени зависит от совершенства приборов — бактериоулавливателей, которые используются для выделения бактериальных частичек из воздушной среды.
Данный обзор посвящен рассмотрению современных бактериоулавливателей, которые в настоящее время нашли практическое применение в лабораторной и промышленной практике в некоторых зарубежных странах.
Все приборы, используемые в США и Англии для отбора проб аэрозолей. можно разделить на жидкостные импинжеры, щелевые приборы, электростатические и термические преципитаторы.
Более широкое применение как в лабораторных, так и в полевых условиях нашли жидкостные импинжеры. В приборах этого типа улавливающей средой является жидкость, через которую проба аэрозоля просасывается принудительно. Впервые жидкостной импинжер был опи-
G Гигиена и санитария. № 3
81
сан Гринбергом и Смитом (Greenburg, Smith, 1922) и предназначался для оценки степени запыленности атмосферы. Разбери (Rosebury, 1947) и Гендерсон (Henderson, 1952) в своих работах приводят методики применения приборов подобного типа.
Хотя жидкостные импинжеры отличаются друг от друга конструктивным оформлением, режимом работы и эффективностью, для всех их характерны следующие особенности: компактность и простота конструкций, возможность высева улавливающей жидкости на различные питательные среды, возможность при помощи серийных разведений охватывать широкий диапазон концентраций микроорганизмов, возможность исследования вирусных аэрозолей, исключительно высокая эффективность улавливания частиц размером более 0,5 ц, постоянная скорость отбора, простота стерилизации прибора.
Рассмотрим более детально так называемый портоновский или стандартный импннжер, описанный Мэйем и Гарпером, а также Тайло-ром и Шайпом (May, Harper, 1957; Tylor, Shipe, 1959). Анализируемая проба аэрозоля поступает в импинжер по изогнутой трубке, которая оканчивается соплом. Сопло представляет собой короткую капиллярную трубку с критическим отверстием. Расстояние между соплом и дном колбы у стандартного импинжера 4 мм. При вакууме 0,5 атм. и более критическое отверстие сопла обеспечивает постоянную скорость отбора пробы. Оптимальная объемная скорость при работе прибора составляет 11 л/мин при диаметре сопла 1,1 мм. В этом случае практически не происходит гибели спор в процессе осаждения; вегетативные клетки отмирают примерно на 25%.
С целью повышения эффективности отбора проб аэрозолей, состоящих из вегетативных клеток, были созданы различные модификации стандартного импинжера. Основное изменение касалось увеличения расстояния между соплом и дном колбы (до 40 мм), изменения формы сопла (по типу трубки Вентури или усеченного конуса — субкритический импинжер), изменения ввода аэрозоля в колбу [тангенциальный ввод — вихревой импинжер и шайпимпинжер (Мей, Гарпер, Шайп, Тайлор; Чэпмэн и Пэйнтер — Chapman, Painter)].
Наиболее эффективным из рассмотренных импинжеров оказался импинжер с субкритическим соплом. Другой из этого типа импинжеров— шайпимпинжер — по своей эффективности незначительно уступает стандартному. Недостатком жидкостных импинжеров, имеющим существенное значение в некоторых исследованиях, является то, что они не позволяют призводить анализ бактериальной пробы непосредственно в приборе. Этого недостатка лишены щелевые приборы и каскадные импак-торы, выделение бактериальных частичек в которых происходит непосредственно на плотную питательную среду.
Наиболее интересным из всех щелевых приборов является щелевой прибор с термостатом, описанный Деккером с соавторами (Decker et. al., 1958). Он предназначен для продолжительного забора пробы (до 12 часов) со скоростью 14 л/мин. Улавливание микроорганизмов производится на лоток из нержавеющей стали с твердой средой, который медленно движется под регулируемым щелевым отверстием, расположенным в верхней крышке прибора. Уникальной особенностью этого прибора является то, что в прибор вмонтирован термостат, позволяющий производить выращивание колоний непосредственно в месте отбора пробы. Термостат включается после завершения отбора пробы, и дальнейшее поддержание температуры в процессе выращивания колоний производится автоматически. Данный щелевой прибор рекомендуется использовать в госпиталях, исследовательских лабораториях, а также в системе гражданской обороны для постоянного наблюдения за бактериальной загрязненностью воздуха в городах.
В Америке для проведения агробиологических исследований распространения спор грибков используется щелевой прибор непрс рывного действия Пейди (Pady, 1959). Отбор проб в этом приборе осуществляется на пластинку (25X75 мм), покрытую кремнием. Основной деталью прибора является пробоотбирающая подвижная головка с щелью. Вращение головки и смена пластинок через каждый час производятся при помощи двух электродвигателей. Прибор компактен, водонепроницаем и надежен в работе при любой погоде. Конструкция прибора позволяет производить непрерывный отбор проб в течение 24 часов. При скорости воздушного потока 11 л/мин эффективность прибора составляет 50%.
Для отбора проб аэрозолей также может быть использован каскадный чашечный импактор Андерсена (Andersen, 1958). Прибор состоит из шести ступеней, через которые последовательно проходит воздух. Каждая ступень состоит из диска с 400 отверстиями и расположенной под ним чашки Петри с агаром. Размер отверстий постоянен, но уменьшается для каждой последующей ступени. Следовательно, скорость воздушного потока увеличивается на последующей ступени. Прибор сконструирован таким образом, что при просасывании воздуха со скоростью 28 л/мин любая частица диаметром больше 1 р. должна задерживаться (импактироваться) на той или другой ступени. При помощи каскадного импактора Андерсена можно производить не только отбор проб аэрозолей, но и определять фракционно-дисперсный состав аэрозоля. Каскадный импактор Андерсена в настоящее время широко используется в США. Так, при вспышке орнитоза в районе Портленда (Орегон, США) при помощи этого прибора было обследовано предприятие по обработке мясных продуктов [Спендлав (Spendlove, 1957)]. В результате был установлен источник заражения и предложены мероприятия, предупреждающие попадание инфекционного материала в воздух.
В последнее время в США при исследовании загрязненности воздуха химическими веществами нашел применение роторный щелевой прибор [Гоэтц, Цунэйши (Goetz, Tsuneishi, 1959)], который с успехом, по нашему мнению, может быть использован и для отбора проб бактериальных аэрозолей. Прибор состоит из медленно вращающегося цилиндрического барабана, на котором укреплена полоска из мембранного фильтра. Воздушная проба, пройдя входную трубку, узкой щелью (0,03X0,63 см) направляется к поверхности полоски из мембранного фильтра. Отбор проб производится за один оборот барабана. При скорости вращения барабана от 4 до 12 об/час общий объем анализируемого воздуха составляет 120—140 л. При помощи этого прибора изучается раздражающее действие химических загрязнений, находящихся в воздухе. Оно оценивается по способности этих загрязнений подавлять рост бактерий, предварительно нанесенных на полоску из мембранного фильтра, и ее инкубированием, после того как проба взята.
Кроме методов, основанных на фильтрации аэрозоля через жидкие среды и осаждении на твердые среды, для обнаружения бактериальных аэрозолей могут быть использованы методы отбора проб на фильтры, изготовленные из растворимых материалов. К последним относятся фильтры из желатиновой пены, альгина натрия и альгината аммония, предложенные и испытанные Митчеллом с соавторами (Mitchell et al., 1951), Ноллером и Спендлавом (Noller, 1956), Ричардсом (Richards. 1955) и Хэмондом (Hammond, 1958). Мы не приводим полного описания методов приготовления фильтров и работы с ними, так как обзор работ по этому вопросу опубликован Д. И. Бельцевым и Б. Ф. Пьян-ковым (1956), Н. С. Гариным и В. А. Лебединским (1959). Укажем только, что фильтры из растворимых материалов обладают незначительным сопротивлением воздушному потоку, не замерзают при отрицатель-
ных температурах и обеспечивают высокий процент задержки бактерий, находящихся в воздухе.
Для отбора проб бактериальных аэрозолей могут использоваться и так называемые электростатические преципитаторы, принцип действия которых основан на зарядке частиц в коронном разряде и последующем их осаждении в электрическом поле. Преципитация (осаждение) заряженных частиц осуществляется за счет кулоновскнх сил, возбуждаемых в электрическом поле. Хаувинком и Ролвинком (Houwink, Rolvink, 1957) описаны два типа электростатических преципитаторов. В одном приборе осаждение частиц производится на слой агара, а в другом частицы улавливаются водяной пленкой. Преципитатор с агаровым коллектором состоит из стеклянной трубки (длина 400 мм, внутренний диаметр 19,3 мм), покрытой слоем питательного агара. В центре цилиндрического коллектора закреплен электрод высокого напряжения (диаметр 3,2 мм). Слой агара заземляется; положительный заряд подводится к центральному электроду. При разности потенциалов 6—10 kV и скорости забора пробы 25 л/мин эффективность осаждения частиц из бактериального аэрозоля примерно 90%.
В преципитаторе с водопленочным коллектором осаждение частиц осуществляется на пленку, образованную водой, стекающей по внутренней поверхности стеклянного цилиндрического коллектора. Отрицательным электродом служит водяная пленка, а положительным — центральный электрод. Объем жидкости, стекающей по стенке коллектора, может изменяться от 1 до 10 л/мин. При скорости забора проб аэрозоля 11 л/мин и напряжения 5—6 kV проскок частиц через преципитатор равен примерно 1%. Эти преципитаторы имеют примерно такую же эффективность, как и упомянутые приборы, но они, кроме того, обладают малым сопротивлением засасываемому воздуху и в них не происходит деформации и дезагрегации бактериальных частиц в процессе осаждения.
Штерн с соавторами (Stern et al., 1958) описали электростатический прибор, при помощи которого можно производить непрерывный отбор проб из большого объема воздуха и производить концентрирование частичек в небольшом объеме жидкости. Основными частями прибора являются вращающаяся преципитирующая камера с независимо подвешенным электродом высокого напряжения, вентилятор и регулируемый источник питания. Вращающаяся преципитирующая камера изготовлена из латуни. Ее длина 17 см, внутренний диаметр 7 см, толщина стенок 0,3 см. Вращение камеры осуществляется от привода через систему шестерен. В рабочем положении камера имеет наклон с горизонталью 5°. Частицы, поступающие в преципитирующую камеру из воздуха, заряжаются в поле заряда короны, притягиваются к стенкам камеры и преципитируют. Осажденный материал непрерывно удаляется со стенок цилиндра смывающим действием тонкой пленки воды. Рабочие характеристики преципитатора следующие: напряжение 20 kV, сила тока не выше 400 шА, скорость воздушного потока 250—700 л/мин, скорость жидкостного потока 1—5 мл/мин. Опытным путем было установлено, что максимальное осаждение аэрозольных частиц в приборе (91%) наблюдалось при скорости воздушного потока 250 л/мин.
Удобным и эффективным методом отбора проб бактериальных аэрозолей является метод термической преципитации, так как осаждение частиц может производиться непосредственно на предметное стекло микроскопа или на сетку электронного микроскопа и, таким образом, проба сразу готова для исследования. Однако большинство термических преципитатов работает при низких скоростях воздушного потока и малых количествах пропускаемого воздуха. Орр и Мартин (Orr, Martin, 1958) описывает термический преципитатор непрерывного действия, осаждение бактериального аэрозоля в котором осуществляется на дви-
жущуюся ленту. Основными частями преципитатора являются охлаждаемый и нагреваемый элементы и лентопротяжный механизм. В данном приборе нагреваемый элемент представляет собой сегмент диаметром 76 мм, находящийся на расстоянии 0,5 мм от охлаждаемого элемента. Воздух со скоростью 1 л/мин поступает по периферии двух элементов, а выходит через отверстие, проделанное в центре нагреваемого элемента. Просасывание аэрозоля осуществляется насосом. Лентопротяжный механизм состоит из электрического двигателя с часовым механизмом и роликов, которые зажимают края ленты (бумажной, пластмассовой), не нарушая осадка. Эффективное осаждение аэрозолей в данном преципитаторе наблюдалось при скорости протягивания ленты 7,5—30 см/час и при температурном градиенте 950°/см. Более высокие температурные градиенты вызывают расширение и сморщивание бумажной ленты, что в свою очередь приводит к неравномерному осаждению.
В заключение необходимо отметить, что для всех видов исследований бактериальных аэрозолей не может быть рекомендован единый метод отбора проб. Выбранный метод будет зависеть от условий проведения опыта, объекта исследования и той точности, которая требуется для него.
ЛИТЕРАТУРА
Бельцев Д. И., Пьянков Б. Ф. Воен.-мед. журн., 1956, № 6, стр. 81. — Гарин Н. С., Лебединский В. А. Журн. микробиол., эпидемиол. и имМунобиол., 1959, № 4, стр. 3. — Andersen A. A., J. Bact., 1958, v. 76, p. 471. — Decker H. M„ Kuehne R. W.; Buchanan L. M. et al., Appl. Microbiol., 1958, v. 6, p. 398. — Goetz A.. Tsuneishi N.. Industr. Eng. Chem., 1959, v. 51, p. 772. — Hammond E. C„ J. Gen. Microbiol., 1958, v. 19, p. 267. — Henderson D. W„ J. Hyg.. 1952, v. 50, p. 53. — Houwink E. H.. Rolvink W„ Ibid., 1957, v. 55, p. 544. -M а у К. R., H a r p e r G. J., Brit. J. Industr. Med., 1957, v. 14, p. 287,—M i t с h e 11 R. R„ T i m m o n s D. E., D o r r i s H. W., J. Aviat. Med., 1951, v. 22, p. 214. — N о 1 I e r E.. S pend love C. J., App. Microbiol., 1956, v. 4, p. 300. — Orr С., Martin R. A., Rev. Sei. Instrum., 1958, v. 29, p. 129. — Pad y S. M., Phytopathology, 1959, v. 49. p. 757. — Richards M„ Nature, 1955, v. 176, p. 559. — Rosebury T.. Experimental Airborne infection. Baltimor, 1947. — S h i p e E. L., Tyler M. E., Cha p-man D. N.. Appl. microbiol., 1959, v. 7, p. 349. — S pend love J. C., Pub. Hlth. Rep (Wash.), 1957, v. 72, p. 176. — Stern S. C„ Steele D. R„ Bolduan O. E. A., Arch. Industr. Hlth., 1958, v. 18, p. 30.— Tyler M. E., Shipe E. L„ Appl. Microbiol. 1959, v. 7, p. 337. — T y I e r M. E., Shipe E. L„ Painter R. В., Ibid., p. 355.
•йг it -k
Поступила 23/11 1960 r
