微波輻射與低溫等離子體對生物氣溶膠活性的影響及其機理.pdf

1、環(huán)境空氣中的生物成分,如機會致病細菌、真菌以及病毒和過敏原等,通過呼吸暴露能引起多種健康問題,包括肺病、生物過敏性疾病、不良急性反應以及病態(tài)樓宇綜合癥等。近年來,室內(nèi)過敏人群日益增多,在封閉、半封閉空間中病毒傳播(如H1N1、SARS病毒)造成的大規(guī)模流感疫情頻頻發(fā)生。最近,類似SARS病毒感染的出現(xiàn)和H7N9禽流感事件,再次敲響人類面臨大規(guī)模流行性疾病的警鐘。此外,利用生物氣溶膠傳播的生物恐怖危險也與日俱增。研發(fā)有效的控制手段對阻斷疾

2、病的爆發(fā)具有重要意義。然而,現(xiàn)有的生物氣溶膠控制技術(shù)在滅活效率、環(huán)境友好性及實用性上仍然存在著諸多問題。
　　本論文主要研究了微波輻射(熱效應)和低溫等離子體(非熱效應)對生物氣溶膠的活性和致敏性的影響及相關(guān)機理。本研究將實驗室生成的生物氣溶膠與環(huán)境中的生物氣溶膠直接暴露在不同能量的微波輻射或低溫等離子體不同時間后,用傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法分析對照組和暴露組細菌、真菌和病毒氣溶膠活性的變化,并用酶聯(lián)免疫吸附劑測定法分析過敏原氣溶膠致敏性的

3、變化。作為對照,本論文也開展了這兩種技術(shù)對液體中生物成分的暴露研究。本論文利用 DNA熒光染料、疊氮溴化乙錠-定量聚合酶鏈式反應(EMA-qPCR)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)、聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)、逆轉(zhuǎn)錄聚合酶
　　鏈式反應(RT-PCR)和瓊脂糖凝膠電泳,分別研究了細菌氣溶膠的活性、微生物細胞膜表面形態(tài)、細胞內(nèi)成分、過敏原的形態(tài)、細菌氣溶膠的多樣性和可能的基因突變、病毒的基因等,進而

4、研究這兩種技術(shù)的滅活機理。
　　研究結(jié)果顯示,輸出能量為700 W的微波輻射,在1.5分鐘內(nèi)可滅活空氣中94.2％的熒光假單胞菌和91.3%的病毒MS2;輸出能量為24 W的低溫等離子體,在次秒內(nèi)(0.12秒)可滅活100%的熒光假單胞菌和85%的病毒MS2。除了對實驗室生成的生物氣溶膠有很好的滅活效果,微波輻射和低溫等離子體也可高效地滅活環(huán)境空氣中的細菌和真菌,其中低溫等離子體在0.06 s內(nèi)可滅活室外環(huán)境空氣中96%的細菌和8

5、7%的真菌。而且,低溫等離子體還能高效地去除過敏原的致敏性,在0.06秒內(nèi)降低了狗過敏原(Can f1)81%的致敏性。和常規(guī)生物氣溶膠控制技術(shù)相比,微波輻射提供了一種實用性強、廣譜性好、操作簡單且環(huán)境友好的滅活技術(shù);而低溫等離子體則突破了常規(guī)技術(shù)在滅活時間和滅活效率上的瓶頸,提供了一種快速、高效的空氣凈化技術(shù)。
　　關(guān)于微波輻射和低溫等離子體對生物成分的滅活機理,學術(shù)界一直存在爭議。本論文通過研究這兩種技術(shù)對生物氣溶膠的活性和致

6、敏性的直接影響,揭示了微波輻射對細菌存在著熱效應和非熱效應,主要表現(xiàn)為引起細胞膜損傷、細胞內(nèi)成分變性和基因突變;常溫條件下的低溫等離子體則主要通過活性氧物質(zhì)(如OH自由基和單原子氧)和帶電粒子起到滅活細菌的作用,主要表現(xiàn)為破壞細胞結(jié)構(gòu)和基因的完整性。本論文還揭示了微波輻射和低溫等離子體對病毒滅活的基本機理,即微波輻射和低溫等離子體破壞了病毒 A蛋白和復制酶的編碼基因,導致病毒不能繁殖而失去活性。
　　相比已有的研究,本論文提出了利