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生物气溶胶是病原微生物、内毒素和其他过敏原的重要来源之一,会通过呼吸道侵入人体,对人类健康形成潜在危害。传染性气溶胶,尤其是以人类为宿主的病原微生物气溶胶,容易引起大规模传染病。开展生物气溶胶的快速检测是当前的一个热门课题,目前鉴定生物气溶胶的主要方法分为在线鉴定与离线鉴定。离线鉴定方法包括传统显微镜观察法结合生理生化试验鉴定、16S rRNA测序鉴定等。在线鉴定技术包括基于荧光空气动力学粒度计原理的紫外气溶胶粒径分析仪与宽频带集成生物气溶胶传感器等。但由于上述离线鉴定方法耗时长、操作复杂、成本高,在线鉴定技术无法检测无荧光特性的生物气溶胶,并且易受外界环境干扰,质谱技术逐渐被用于生物气溶胶的离线与在线鉴定,如单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(Single Particle Aerosol Mass Spectrometry,SPAMS)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry,MALDI-TOF MS)。本课题组长期从事质谱仪器的研究工作,并自主研制了SPAMS和MALDI-TOF MS。本论文旨在探索利用SPAMS在线实时鉴定大气中的活性细菌气溶胶。进行SPAMS分析的细菌样品需通过采样培养后利用自制及商业化MALDI-TOF MS、16S rRNA测序进行鉴定。选择人流较为密集及细菌比较容易生长的食堂环境作为采样地点,利用大流量生物气溶胶采样器采集空气细菌并进行培养,并通过分离纯化最终培养得到98株LB固体培养基上生长的细菌和92株LB液体培养基中生长的细菌用于后续的质谱分析。利用自制的MALDI-TOF MS对98株LB固体培养基及92株LB液体培养基中生长的细菌进行鉴定。为了保证鉴定的准确性,对所有的细菌均进行了16S rRNA测序及商业化MALDI-TOF MS的鉴定。与16S rRNA测序鉴定的结果相比,自制MALDI-TOF MS到属、种水平的鉴定率可达89%、74%,高于在两款商业化质谱仪上得到的属、种水平的鉴定率(分别为77%、59%和62%、58%),这一结果与自制MALDI-TOF MS数据库所含有的细菌种类更多有关,同时也表明自制MALDI-TOF MS鉴定结果较为准确,具有用于鉴定大气细菌气溶胶的潜力。此外,某些菌株16S rRNA测序鉴定结果与MALDI-TOF MS鉴定结果不一致,且通过对MALDI-TOF MS谱图的分析对比发现16S rRNA测序的鉴定结果可能不准确,后续需尝试利用全基因组测序技术再次鉴定才能验证猜想。从上述鉴定结果中挑选8株MALDI-TOF MS与16S rRNA测序鉴定结果一致的菌株,同时从广东省微生物研究院购买5株标准菌株。将这些菌株利用气溶胶发生器发生后利用自主研发的SPAMS进行分析。通过对这13株细菌的谱图进行分析表明,活性细菌气溶胶的特征峰与大气中其它种类颗粒的特征存在明显差异,因此可将这些特征峰作为大气中生物气溶胶的识别峰。其中正离子谱图主要由氨基酸的碎片离子峰构成,包括m/z=30、59、70、72、74、81、84、86、88、110、120,负离子谱图通常明显地出现m/z=-26、-42、-79、-97离子峰,此外独特的负离子特征峰m/z=-159和-200之前并未在其他类型的指纹图谱中报道过,可能可以作为生物细菌的颗粒物的独特特征峰。且进一步的外场实验表明上述负离子峰出峰更加稳定,应作为实际检测中活性细菌气溶胶的识别峰。研究结果表明SPAMS可以作为一种有效的手段快速在线识别活性细菌气溶胶。然而,不同种细菌的单颗粒谱图无明显差异,还难以通过现有的SPAMS的特征离子峰在属、种水平上鉴定生物细菌。未来可以从双步激光电离以及引入基质等方法考虑提高对单颗粒细菌的鉴定能力。