丨文章亮点丨
此实验装置模拟了人体暴露在军团菌气溶胶下的情形
此实验装置适用于不同的淋浴系统
在用含3.4×104个/升军团菌的水淋浴1分钟后，约有22个军团菌可能会到达人体的肺部
丨文章简介丨
军团菌属普遍存在于自然和人造的水生生态系统中，它们可导致严重的肺炎。当考虑医院内的传染情况，肺炎的致死率可高达30%，是美国水传播疾病中的头号病因。其中，嗜肺军团菌是与军团菌病相关的最常见物种。最新的流行病学数据显示，由于人类活动导致军团菌气溶胶的扩散，军团病的病例数量正在全球范围内增加。为了评估军团病感染的风险，前人采用定量微生物风险评估法来提供气溶胶扩散模型。然而，这些风险模型仅基于可能产生生物气溶胶的水系统的流体特性，以及通过吸入、腹腔内注射或气管滴注等方法对受试动物进行暴露实验，并由此推测人类的感染剂量，无法反映真实数据。
在之前的研究中，作者的团队利用医疗雾化装置来产生军团菌气溶胶，并通过空气动力学特征和空气中军团菌的释放量，对振动网格雾化器产生的生物气溶胶进行了定量分析。此外，通过采用上呼吸道的3D复制品和离体通气猪肺建造了一个新颖的人类呼吸模型，并对这些细菌在肺部的沉积进行了实验性评估。结果显示，所开发的实验装置可用于模拟细菌被呼吸道解剖模型吸入，以评估给定的生物气溶胶源到达胸部区域的军团菌量。由于公共淋浴设施很可能是军团菌在医院中爆发的重要原因，需要通过实验进一步证明前述建立的喷雾器可否很好地用于模拟淋浴活动中生物气溶胶的暴露与扩散。
根据空气动力学的尺寸分布和细菌浓度，对喷射雾化系统和振动网孔式雾化系统这两种不同的生物气溶胶产生技术进行对比试验。喷射雾化器中被压缩的气体通过雾化器上的一个小孔收集液体并将液体喷成雾状。雾化产生大小不一的气溶胶液滴被驱动到挡板上，大液滴会被挡板阻断，而小液滴则可从雾化器中排出。振动网孔式雾化系统是一种利用环形压电元件产生振动从而推动液体通过网孔产生气溶胶的新技术。锥形结构的网孔可通过其最大的横截面与液体接触。当向网孔中泵入并载满液体后，网孔会向液体侧变形。这种变形使得液体从药物储存器另一侧的小孔喷射而出。我们认为将这两种技术运用到实验装置上，能够模拟市场上许多不同类型的淋浴系统。
为了使我们前述建立的模型与实际淋浴设施相匹配，人体上呼吸道的原始复制品被放置在密封的模拟淋浴间，并与模拟胸腔的过滤器相连。利用呼吸泵模拟成年男性休息时生理相对应的呼吸参数：每分钟呼吸15次，潮气量500毫升。使用该实验装置获得的结果与空气动力学中颗粒物质量分布的直径中位数以及由Coriolis® Delta空气采样器在真实的淋浴间收集的生物气溶胶的射出剂量进行比较。
丨重要结论丨
在直径262 nm处的低压级联冲击器可检测到存活并可培育繁殖的雾化军团杆菌，证明了军团杆菌长约1-2 μm，宽约0.3-0.9 μm，并可以到达肺的深处。
军团菌的生理状态不会因雾化过程、12级的低压级联冲击器运载过程或解剖模型的运输过程而改变。
在用含3.4×104个/升军团菌的水淋浴1分钟后，有22个可能存活且潜在致病性的病军团菌细胞可能会到达成年男子的肺部。
两个喷雾器的特征都可适用于我们的实验设置，用于分析在不同的淋浴系统下的暴露情况。
这个原始实验装置将提供数据来准确地量化军团菌从水网到肺部沉积的感染情况下的军团菌暴露风险情况和剂量反应。
图1. 手套箱里的模拟淋浴实验装置。这个实验装置模拟了在成年男子的呼吸条件下军团菌气溶胶的扩散和收集-来自原文
图2. 从淋浴分析中实验和计算出的数据的小结。根据qPCR在成年男子的呼吸条件下获得的结果计算吸入细菌的数量，并从淋浴和Coriolis空气采样器的特性进行推测-来自原文
图3. 从喷射雾化器和振动网状雾化器中产生的军团菌气溶胶的累积分布-来自原文
※原文信息：
※原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135420300324
本期编辑：
邱楚茵，女，华南师范大学环境学院本科生，师从李钰副研究员，研究方向为饮用水中微污染物、消毒副产物的分析、控制及其毒性研究
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