Evaluierung einer Prüfkammer und Validierung von verschiedenen Sammel- und Analysesystemen für Bioaerosole

Status:

abgeschlossen 12/2015

Zielsetzung:

Das vorliegende Forschungsprojekt hatte zum Ziel, konstante und damit standardisierte Bioaerosolkonzentrationen in einer neu entwickelten Messkammer zu generieren und dadurch die Möglichkeit zu schaffen, gängige Bioaerosol-Sammelgeräte darauf zu testen, inwiefern sie Bioaerosole mit definierten Eigenschaften und Konzentrationen quantitativ abbilden können.

Aktivitäten/Methoden:

Es wurde eine Bioaerosolmesskammer mit den erforderlichen Eigenschaften konzipiert und von der Fa. PALAS® GmbH in Karlsruhe konstruiert. Die Messkammer basiert auf konstanter, laminar fließender Strömung, die eine möglichst schonende und gleichmäßige Verteilung der biologischen Partikel an allen Punkten des Messraumes auch bei in Betrieb befindlichen Sammelgeräten gewährleisten sollte. Die Kammer wurde auf alle definierten Parameter zuerst physikalisch validiert und diese Arbeiten, welche in "Air Quality Control" im Jahr 2013 publiziert wurden, konnten die erfolgreiche Umsetzung des Messkammerkonzeptes nachweisen.

Die anschließenden biologischen Validierungsarbeiten beinhalteten die Herstellung und schonende Vernebelung von standardisierten Bioaerosolen mit definierten Konzentrationen und Keimraten, wobei acht Pilzarten, zwei Bakterienarten und eine Virusart verwendet wurden. Die Validierung wurde anhand von fünf Kontrollpunkten durchgeführt. Diese wurden jeweils vor und nach der Aerosolisierung (jeweils Konzentration und Lebensfähigkeit), sowie während des Transportes (Partikelzählung) und nach der Sammlung durch ein ausgewähltes Referenz-Sammelgerät (MAS-100 NT) erhoben. Die erhaltenen Ergebnisse haben gezeigt, dass alle geforderten biologischen Parameter in dem Kammersystem nachvollziehbar und Sammelgeräte damit auch quantitativ biologisch überprüfbar sind. Unter den gewählten experimentellen Parametern wurden anschließend sieben unterschiedliche Sammelsysteme, die vier Sammelprinzipien repräsentieren und in der Praxis eingesetzt werden, in wiederholten Ansätzen untersucht. Die Auswertung erfolgte sowohl auf der Basis von klassischen mikrobiologischen Analyseparametern (Lebendkeimzählung, Kolonie bildende Einheiten) als auch durch mikroskopische und molekularbiologische Methoden, mit denen auch die nicht-keimfähigen Mikroben und Viren erfasst werden können. Einige Bioaerosol-Sammelsysteme wurden außerdem durch biochemische Tests auf ihre Eignung zur Erfassung von pyrogenen (entzündungsauslösenden) Komponenten überprüft.

Ergebnisse:

Die Daten der mikrobiologischen Auswertungen zeigten, dass bei Schimmelpilzen die durchschnittliche Erfassungsrate bei ungefähr 50 % der lebensfähigen und bei ca. 20 % der insgesamt vorliegenden Pilz- oder Bakteriensporen liegt, wobei bis zu dreifache Abweichungen zwischen den einzelnen Sammelsystemen gemessen wurden. Bei sensitiven Hefen und Gram-negativen Bakterien waren die gemessenen Abweichungen zwischen den Sammelsystemen noch größer. Mit den molekularbiologischen Auswertungen konnten zwar auch die nicht-lebensfähigen Keime nachgewiesen werden, allerdings muss vor allem bei den Pilzsporen, bei welchen der Zellaufschluss zur DNA-Isolierung zum Teil sehr ineffizient war, die Sensitivität der quantitativen Analyse noch weiter verbessert werden. Aus diesen Arbeiten konnte eine Empfehlung der am besten geeigneten Geräte und Analysemethoden für die unterschiedlichen Bioaerosolgruppen gegeben werden.

Die Projektergebnisse wurden im Rahmen einer durch das Projektteam und der Förderstellen organisierten Tagung vor internationalen Fachleuten präsentiert wobei auch durch die anderen Vorträge bzw. Diskussionsbeiträge klar ersichtlich wurde, dass unsere quantitativen biologischen Validierungsarbeiten direkte Auswirkungen haben und Verbesserungen für die zukünftige Bewertung von Bioaerosol-Messergebnissen an Arbeitsplätzen darstellen werden.

Stand: