要点

• 空气采样和空气监测有什么区别?-空气采样就像是在特定时间点拍一张“快照”，而空气监测更像是在特定时间段内拍摄发生了什么。
• 有效空气抽样提供定量结果
• 现代空气取样器是便携式的，方便和易于使用
• 操作可以是半自动的
• 与环境监测软件集成的潜力，以实现完全的数据完整性
• 请收听我们的快速微生物学播客雷竞技提款，了解附件1新修订对微生物环境监测的影响:GMP附件1:微生物监测的变化和新附件一的持续环境监测

微生物空气取样导论

如果让一个微生物学家列出在任何特定的生产操作中最重要的污染源，他们可能会提出人、原材料和水是前三名。这是一个非常合理的反应，但还有一个因素总是存在，那就是空气。在大气中几乎任何地方都可以找到可存活的微生物——细菌孢子可以从地球表面几英里以上的喷射流中分离出来——但空气中的微生物有时会被忽视。

空气传播的细菌和真菌细胞和孢子可能以生物气溶胶的形式存在于液滴中，作为非常小的单个粒子长时间悬浮，或作为较大的团块和聚集物迅速沉降到表面。它们可能是医疗设施中一个重要的感染源，并可能污染敏感的生产操作，但对空气中微生物的定期监测有时被忽视。

生产制造制药和医疗器械的设施中空气的微生物监测是必不可少的，并且成立得很好。在大多数国家，它是一个监管要求，并在洁净室和其他受控环境中发表了用于生物污染控制的国际标准（ISO 14698-1 / 2）。但是，空气中的细菌和真菌可能是在医院同样重要，在食品工厂，甚至在办公楼和其它的工作环境。例如，面包店中的高水平的空中真菌孢子可能对产品保质期具有显着的负面影响，并且空气传播的微生物也可能是所谓的“病态综合征”发作中的贡献因素。因此，监测空气传播的微生物是许多部门环境监测的关键组成部分，并且已经开发了一系列技术解决方案，帮助运营商实现了有效的监测计划，而不仅仅是在制药部门，而且在医院，食品工厂和其他其他方面环境。

技术

空气微生物种群监测主要有被动监测和主动采样两种方法。这两种方法都可以发挥作用，但主动取样方法已经成为必不可少的环境监测工具，特别是在制药和医疗设备部门。

被动监测

被动监测通常使用“沉淀皿”——标准的培养皿，其中包含适当的培养基(通常是非选择性的)，打开并暴露给定时间，然后孵育，使可见菌落生长并被计数。沉降板的应用非常有限，因为它们只能真正监测可存活的生物颗粒，这些颗粒在暴露时间内从空气中沉积下来并落在表面上。它们不能检测悬浮在空气中的更小的颗粒或液滴，也不能对空气的具体体积进行采样，因此结果不是定量的。它们也容易受到非空气来源的干扰和污染，如果暴露时间过长，平板中的琼脂生长培养基可能会恶化。沉淀物在严重污染的条件下很容易过度生长，对它们产生的数据的解释可能会很困难。

另一方面，固定板价格低廉，使用方便，不需要特殊设备。它们对空气中微生物的定性分析很有用，它们产生的数据可以检测空气中污染的潜在趋势，并提供问题的早期预警。它们也可用于直接监测特定表面的空气污染。在低风险的食品工厂等环境中，沉降盘可以提供足够的监测生物空气质量的手段。

活跃的空气取样

主动空气取样需要使用微生物空气取样器来从粒子收集装置上或通过已知体积的空气，主要有两种类型。

1)撞击滤尘器- 斑点使用液体介质进行粒子收集。通常，取样空气通过抽吸泵通过窄入口管绘制成含有收集介质的小烧瓶。这将空气加速到收集介质的表面，并且流速由入口管的直径决定。当空气撞击液体的表面时，将方向突然地改变，并且任何悬浮颗粒都被冲入收集液中。一旦取样完成，可以培养收集液体以枚举可行的微生物。由于可以使用流速和采样时间计算样品体积，因此结果是定量的。

在常规的空气微生物监测中，撞击器有缺点。传统的设计通常由玻璃制成，这在食品和制药生产场所是不受欢迎的。撞击液体也可能会损害一些微生物细胞并影响其生存能力，过长的采样时间可能会使一些细胞在液体收集介质中繁殖。然而，液体收集介质意味着样品可以使用多种方法进行分析，包括PCR等分子技术，从而可以更快地获得结果。

已经使用普通技术的Coriolis®μ采样器等植物设计的变化开发了仪器，以及来自VWR-PBI的SAS-PCR采样器，该VWR-PBI没有由玻璃构造，可用于清洁中的空气来对空气进行清洁房间和其他受控环境。Coriolis采样器使用旋风效果来加速采样的空气进入收集液体。空气中的任何悬浮颗粒被离心力抛出，收集在锥形收集容器的壁上并浓缩在收集液中。SAS-PCR器件专门设计用于通过分子方法收集后续检测的病原体，并将收集液循环以延长与采样空气的接触时间。

2）撞击符-撞击式取样器使用固体或粘性介质，如琼脂，用于颗粒收集，在商业应用中比撞击式取样器更常用，主要是因为其方便。在典型的冲击式采样器中，空气通过泵或风扇吸入采样头并加速，通常通过穿孔板(筛式采样器)或狭缝(狭缝采样器)。这就产生层流空气流到收集表面，通常是标准琼脂平板或充满合适琼脂培养基的接触平板。空气的速度是由筛式取样器中孔的直径和狭缝取样器中狭缝的宽度决定的。当空气撞击收集表面时，它会产生一个方向的切线变化，任何悬浮的颗粒由于惯性被抛出，冲击到收集表面。当正确体积的空气通过取样头时，可将琼脂板移开，直接孵育，无需进一步处理。孵育后，计数可见菌落的数量可以直接定量估计采样空气中菌落形成单位的数量。

冲击取样器在方便和预浇头方面提供了好处，专业供应商的γ辐射接触板和标准培养皿可以与它们一起使用，以最大限度地减少污染和变异的风险。它们还能够处理较高的流量和监测洁净室空气质量所需的大样本量，在那里微生物的数量可能非常低。然而，必须小心，不要让琼脂板停留在取样器头部太长时间，否则培养基可能干燥和恶化。在取样过程中，微生物细胞也可能被机械应力破坏并失去活力。

大多数冒号取样器也不允许使用快速方法来枚举和表征微生物，但依赖于常规培养物几天以获得结果。通过使用水溶性聚合物凝胶而不是琼脂，可以在一定程度上克服这个问题。这允许通过快速技术（例如PCR或Cytorm）分析样品。

利用冲击原理开发了各种各样的仪器。其中最著名的是Andersen采样器，这是一种多级“级联”筛采样器，它使用穿孔板，每个阶段的孔越来越小，允许颗粒根据大小进行分离。另一个众所周知的仪器是Casella狭缝取样器，狭缝位于转盘上方，转盘上放置了一个琼脂板。当空气通过狭缝时，琼脂盘旋转，使颗粒均匀地沉积在其表面。

这两种仪器已使用多年，但最近开发了一些高度便携和方便的冲击取样器，专门用于监测生产设施和其他敏感地区的空气。其中大多数为筛样采样器，如意大利vwl -pbi公司生产的Surface Air System (SAS)采样器，并使用琼脂接触板或全尺寸培养板作为采集表面。然而，一些类型的取样器，如默克密理博公司的RCS取样器，使用离心叶轮将空气加速到专用的琼脂涂层带上，可以直接培养。这些便携式取样器可以手持，或在取样期间安装在三脚架上，并可以通过编程来取样特定体积的空气，或在预先设定的时间连续取样。也有专门设计用于监测压缩气体微生物质量的取样器。

半自动化系统，通常基于筛式冲击取样器，也可用于监控洁净室和受控生产区域。这些系统通常使用多个与中央控制单元相连的取样头，中央控制单元可以按照预先设定的取样程序进行编程。取样头可以永久地安装在适当的位置，以便与洁净室的其他部分进行相同的消毒。也可以建立一个由中央PC控制的便携式空气取样器无线网络，不需要任何电气或真空线路连接。半自动化系统通常允许与环境监测和QC软件包集成，如龙沙的MODA-EM™，为记录微生物数据提供无纸化系统的基础。

其他类型-大多数商业可用的微生物空气取样器使用撞击或撞击收集技术，但其他类型的取样器也用于某些应用。最常用的替代方法是过滤，空气由泵或真空管道通过膜过滤器吸入。过滤介质可以是聚碳酸酯或醋酸纤维素，它们可以通过转移到琼脂或明胶的表面直接培养，这些琼脂或明胶可以被溶解并通过培养或快速方法分析。过滤方法准确可靠，可用于制药工业的便携式过滤进样器。然而，过滤比撞击取样更不方便，而且可能会在捕获的微生物中造成脱水压力。

最近，已经开发出仪器，其能够实时检测空气传播的微生物。这些采用激光技术在通过仪器吸入的空气中的任何活颗粒中诱导荧光，并立即检测和计数微生物污染物。一个例子是来自粒子测量系统的Biolaz®仪器，专门用于制药和医疗产品领域。TSI的BIOTRAK®实时活颗粒计数器仪器采用类似的激光诱导荧光（LSI）技术，但也能够同时进行总和的颗粒计数。

空气取样器验证和校准

在洁净室和其他受控环境中，微生物空气取样通常需要取样大量空气(至少1m)^3.）。样品是代表性的也是非常重要的，并且采样准确的结果足以确保空中符合监管标准或指南。因此，必须适当地验证空气采样器并定期校准以确保准确性。有许多要点需要考虑。

• 取样器的物理效率-取样器在不同大小范围内收集颗粒的相对效率。
• 生物效率-取样器收集表面或液体微生物的相对效率，以便它们是可活的并能被计数。
• 对仪器的预期应用和环境进行验证。
• 取样器的流量-在大的样品尺寸下，通过取样头的空气流量对结果的准确性至关重要。

ISO 14698-1标准给出了估算物理和生物效率的方法。取样器制造商通常使用第三方实验室以这种方式验证他们的仪器，通过在控制室内用粒子和微生物挑战仪器。物理效率通常与膜过滤取样相比较，而生物效率则与已建立的参考取样器(如Casella狭缝取样器)相比较。

特定应用的验证通常需要将新的取样方法与现有系统并行操作一段时间，以提供有效的比较。许多取样器供应商为他们的仪器提供验证方法和建议。

取样器的流量泵或风机应该适当对注册流量计校准和验证,最好是由第三方,每12个月至少一次,用户还应定期校准,确保取样器还没有开发出一种故障或受到任何伤害。一些取样器制造商提供验证服务和设备，通常是一个风速计，在现场校准取样器。

随着欧盟GMP附件1的新修订，将增加对使用实时空气取样设备的微生物空气取样的关注。