Gázok nyomás alatt baktériumokat gyűjteni - orvosi-farmakológiai alkalmazásokhoz - Melyik módszer a legoptimálisabb?

Szokásos redukciós szelep

Csappant zárva a szelepben

Szabályozónyílás a szelepben kissé nyitva

Szabadalom:

A vonatkozó szakirodalomban különféle módszereket találunk a vegetatív mikroorganizmusok gázokban történő gyűjtésére. A erre kifejlesztett készülékek segítségével meghatározható és értékelhető a mikroorganizmusok száma.

Különösen aktuális, a koronavírus idején, a baktériumok kimutatása azok sajátossága révén, hogy vírusok hordozóanyagaiként is szolgálhatnak, fontosabb, mint valaha.

A különböző gyűjtőedényekben alkalmazott fizikai elvek rövid áttekintése és értékelése itt található. A legfontosabb kritériumokat (teljességre nem törekedve) ismertetjük. A javasolt készüléket a legfontosabb tulajdonságok alapján mutatjuk be.

Szedimentáció (ülepítési eljárás)

A részecskék vagy a gravitáció (passzív gyűjtés) vagy a centrifugális erők (a gyűjtött térfogat koncentrálására, pl. aeroszolok esetén - aktív gyűjtés) révén kerülnek a tápláló felületekre, például petri-csészékben vagy folyadékban gyűjtve.

A részecskeméret különbözősége miatt a gyűjtés nem reprezentatív, mivel a részecskék tömege, az ülepítési idő vagy a tapadás a tápláló oldathoz fontos szerepet játszik. Ezek a tényezők/paraméterek nehezen mérhetők befolyásoló tényezők.

Értékelés: nem alkalmas nyomógázokra.

Impaktálás (ütközés merev tápláló felületeken)

Az erős gyorsulás a részecskék / mikroorganizmusok esetében a kanyarodás vagy fúvókák révén, amely a merev felületekre való felüleltetéshez szükséges erőt eredményezi.

A tömegnyomaték révén eléri, hogy a részecskeméret könnyen frakcionálható (kaskád kapcsolás), és jobban tapad a felületeken.

Értékelés: részben alkalmas, ha a részecskék / mikroorganizmusok felvitele előtt nyomáscsökkentő berendezés van (korlátozásokkal, lásd „Mire van szükség” – utolsó fejezet).

Zentrifugálás (forgóerő eljárás)

A részecskék és így mikroorganizmusok a gázban forgásba kerülnek, és a keletkező tömegcentrifugális erő révén magas pályasebességgel gyorsulnak, a pályakör sugara szerint. Így ezeket a felületeken, például tápláló oldattal bevont felületeken lehet elfogni.

Gázok alkalmazásakor általában nem szabad folyadékot injektálni a gázáramba (pl. a folyadékcseppek felhalmozódásának elkerülése érdekében). Egyébként a folyadékot a rendszerrel együtt kell validálni.

Alapértelmezés szerint a gázokat fúvókán keresztül fújják petri-csészékre.

Értékelés: részben alkalmas, ha a részecskék / mikroorganizmusok felvitele előtt nyomáscsökkentő berendezés van (korlátozásokkal, lásd „Mire van szükség” – utolsó fejezet).

Impregnálás (gázmosási eljárás)

Ez egy speciális gyűjtési módszer, amely a tömegnövekedés elvén alapul (lásd Impaktálás).

A gáz ( aeroszol) vákuum alatt egy kapilláriscsövön keresztül szívódik be, és egy fúvókán keresztül folyékony gyűjtőközegbe kerül. Ezzel sebességek érhetők el a hangsebesség magasságáig. Ez sértheti a sejteket, illetve szétválasztás révén nem kívánt növekedést okozhat a közegben. Általában sterilizált tápláló oldatot használnak. Ez esetleg a sejtek nem kívánt összetapadásához is vezethet. Ezután a szennyezett közeg steril szűrőn keresztül szűrhető.

Ez a szűrő steril petri-csészére helyezendő, megfelelő tápláló közeggel feltöltve, majd inkubálva és kiválogatva.

Értékelés: nem alkalmas nyomógázokra.

Szűrés

Itt a gázt egy szuszpendált vagy membrán típusú szűrőanyagon keresztül vezetik át. A mechanizmus ismét a tömegnövekedés elvén alapul, a szűrési hatás vagy/és diffúzió vagy/és elektrosztatikus vonzás révén.

Membránszűrő esetén sterilizált szűrőlapokat (0,2 µm pórusméret) vagy vízoldékony gélszűrőket (0,45 µm pórusméret) használnak.

Előbbinél a vizsgálat a szűrőlapok után történik, melyeket agarral ellátott petri-csészékre helyeznek és inkubálnak; ezt követi a kolóniák számlálása (KBE=Kolóniát képező egységek).

A vízoldékony gél szűrésekor azt folyékony közegben oldják fel, és onnan határozzák meg a mikroorganizmusokat (pl. influenzavírusok).

Értékelés: alkalmas nyomógázokra.

Mire van szükség?

A piacon csak egy mikroorganizmus-gyűjtő található, amely kifejezetten nyomógázokhoz készült.

Ez a SCHICO-mikroorganizmus-gyűjtő M2000, a DIN EN ISO 14698 szabvány szerint építve.

A rendszer validált (cikk, megjelent: Pharm. Ind. 70, Nr. 2, 250–300 (2008)). A készülékre német szabadalmat adtak ki, lásd a dokumentumot.

Összefoglalva, a módszerek kiválasztásához az alábbi, itt javasolt kritériumokat kell figyelembe venni:

- A vizsgálandó gázmennyiség teljes és kizárólagos mérését (más gáz, különösen a környezeti levegő nem kerülhet be a mérésbe).
- Egyszerű és pontos mérési / beállítási lehetőség a mérőmennyiség / térfogat automatikus szabályozásával (nyomásingadozások esetén), a mérhető gázmennyiség / térfogat tartománya: 1-16 m³.
- Rövid idő a mérés elvégzéséhez, pl. 1 m³ esetén kb. 15 perc.
- Nagy, változtatható nyomásállítás a vizsgált gáz számára, pl. 0,5 – 8 bar túlnyomás, nyomáscsökkentő szervek nélkül (düznök), hogy a gázt a gyártás során használt nyomáson gyűjtsük.

Ezáltal elkerülhető, hogy a vegetatív mikroorganizmusokat már a kiértékelés előtt elpusztítják, így nem kerülnek be a szokásos értékelési módszerrel.

A három kép a nyomáscsökkentő szerkezet működéséről szól, például egy általános nyomáscsökkentő berendezésben. A szűkítőrésekben ható feszültségek deaktiválják a vegetatív mikroorganizmusokat. A sejthártya felbomlik, különösen akkor, ha a sejt osztódási állapotban van.

Szintén a fúvókákban nyomáscsökkenés történik, hasonlóan a nyomáscsökkentő szerkezetekhez; ez is károsító hatással bír. Mivel a fúvóka kilépésénél hirtelen nyomáscsökkenés következik be, ez a sejtek elpusztításához is hozzájárulhat.

Aimpaktálási és centrifugálási módszerek a nyomást néhány millibarra csökkentik a környezeti nyomáshoz képest.

A nyomás csökkentése például 10 bar-ról 5 bar-ra, vagy 5-ről 1 bar-ra már csökkenti a vizsgált közeg vegetatív mikroorganizmus tartalmát. Ezért különösen fontos, hogy a mikroorganizmusokat a későbbi gázalkalmazás nyomásán gyűjtsük össze, hogy minél több mikroorganizmust fogjunk el.

Az éppen szükséges nyomás eléréséhez a töltéshez egy Növényoldattal töltött petri-csészét vagy ehhez hasonló, a gázáramban elhelyezett sztreifet nagyon kicsi értékre kell csökkenteni. Ezért ezek a módszerek kevesebb vegetatív mikroorganizmust foglalnak magukban, mint amennyi az eredeti közegben volt.

Ezek a módszerek nagy precizitást igényelnek, mivel a táptalajokat a mintavételi térbe kell juttatni. Ha technikai vagy emberi hiba miatt a táptalaj szabadon szivárog, az már kis mennyiségben is szennyezheti a teret.

- A mikroorganizmus-számítási módszerekhez használt táptalajokat lehetőség szerint nem szabad a mintavételi térbe juttatni, különösen tisztatér esetén.
Szennyezés veszély!
- Továbbá: ha a mintavételi hely tisztatér, akkor nem szabad, hogy a mintavételi berendezésből származó felesleges gáz kijusson a térbe. Figyelni kell arra, hogy a kipufogócsövek (esetleg sterilizálhatók) a készülékhez csatlakoztatva ne befolyásolják lényegesen a mérés pontosságát (a differencianyomást a gyűjtőhelyen / szűrőn / készüléken figyelembe véve).
- A membránszűrési módszernél a szűrőházat, beleértve az adaptert (csatlakozócső), sterilizálhatónak kell lennie, és a mérés előtt a lehető legjobb higiéniai módszerrel kell a mintavételi helyre helyezni. Figyelni kell a lehető legrövidebb útra a mérőhely és az adapter között. Az alkalmassági autoklávozás 20 perc felett, 121°C-on elegendő.
- A gázáram kikapcsolása és elválasztása (be- és kikapcsoló szelep elzárása), ha a nyomás a mérés során teljesen lecsökken, és hibajelzés.
- Mivel a tisztatérben nem szabad olyan berendezéseket elhelyezni, amelyek részecskéket vagy mikroorganizmusokat bocsátanak ki, a mérési paraméterek beállítását a készüléken kívül kell elvégezni. Ezután a házat (tisztatéri megfelelőséggel) zárni kell. Ezután csatlakoztatni kell a mintavételi helyhez és a szellőzőcsőhöz.
- Különböző inert gázok és nyomás alatt lévő levegő (pl. levegő, oxigén, nitrogén) alkalmazása, csak egy térfogatmérő kalibrálásával (tömegáramlás elvén), a kívánt pontosság betartásával.
- Az eszköz akkumulátoros működtetése, megfelelő kapacitású akkumulátorral, amely lehetővé teszi 15 mérés elvégzését, 1 m³-es mintánként.
- A kalibrálást, működéstesztet és karbantartást kizárólag a gyártónak kell elvégeznie.
- A készülék lehető legegyszerűbb és legkényelmesebb kezelése.