Účinnost různých typů vzduchových filtrů při záchytu infekčního agens

Abstract

Přenos infekčních nemocí šířících se vzduchem je důležitým problémem zásadně ovlivňujícím veřejné zdraví. K posouzení, zda klimatizační systémy k mohou napomáhat šíření mikroorganismů v cirkulujícím vzduchu, byla zkoumána mikrobiální kontaminace čtyř druhů vzduchových filtrů, včetně pilotních experimentů, kde byla použita nanotextilie k posílení filtrační kapacity konvenčních vysokoúčinných částicových (HEPA) filtrů. Bylo provedeno kvalitativní a kvantitativní bakteriologické hodnocení včetně multiplexních PCR testů. U vzduchového filtru získaného z komerčního letadla detekce odhalila Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae a Clostridium tetani. Mezi Gram-negativními bakteriálními druhy byly identifikovány Pseudomonas aeruginosa, Morganella morgani a Escherichia coli. Kvantitativní studie vybraných bakterií ukázala počty kolonií od 106 do 107 CFU/ml. Kontaminace výstupního povrchu vzduchového filtru byla desetkrát vyšší než povrchu vstupního. Technika multiplexního PCR nezjistila žádné virové nukleové kyseliny. V bakteriologické studii automobilových a autobusových vzduchových filtrů byly detekovány převážně příslušníci bakteriálních rodů běžně se vyskytujících v prostředí, jako jsou rody Bacillus, Brevibacillus, Peribacillus, Burkholderia a Paenibacillus. Automobilové vzduchové filtry spadající do kategorie poréznosti PM2.5 byly shledány bez bakteriálních či virových patogenů. Naopak, u autobusových vzduchových filtrů, které také spadaly do kategorie PM2.5, byly zjištěny potenciální patogeny Staphylococcus epidermidis a Staphylococcus warneri. U HEPA filtru získaného z domácí čističky vzduchu byly detekovány Coronavirus 229 E, Rhinovirus, Enterovirus a Adenovirus. Přenosná čistička vzduchu vybavená HEPA filtrem byla použita v pilotním experimentu, kde byla zařazena nanotextile za HEPA filtr jako poslední filtrační medium. Hlavním cílem studie bylo zjistit mikrobiální kontaminaci HEPA filtru a ověřit, zda vybraná nanotextilní jednovrstvá membrána z polyamidu 6 (PA6) může účinně zachytit potenciální mikroorganismy. Na vstupní ploše HEPA filtru byl detekován Adenovirus, zatímco na výstupní ploše nebyly nalezeny viry žádné. Nanotextilní jednovrstvá membrána byla během 100 hodin provozu vyměněna dvakrát; všechny tři použité kusy obsahovaly Coronavirus 229 E. Studie ukázala, že vybraná nanotextile je schopna zachytit viry malých rozměrů.

Airborne infectious diseases transmission is an important public health issue. To evaluate the air conditioning system contribution to air borne microorganism transmission, the contamination of four kinds of air filters were investigated including the pilot experiments where the nanotextile was used to enhance the filtration capacity of conventional high efficiency particulate air (HEPA) filter. The qualitative and quantitative bacteriological assessment and multiplex PCR assay were performed. In the air filter removed from a commercial aircraft the detection revealed Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae or Clostridium tetani. Amongst Gram negative bacterial species Pseudomonas aeruginosa, Morganella morgani, and Escherichia coli were identified. Quantitative study of selected bacteria contaminating the filter showed 106 to 107 CFU/ml. The air filter extract surface contamination was about ten-fold higher than the inlet side of the filter. The multiplex PCR technique did not show any viral nucleic acids. Automotive and bus air filters bacteriological study detected mostly environmentally present bacterial species as Bacillus, Brevibacillus, Peribacillus or Burkholderia and Paenibacillus. The automotive air filters fitting the category of porosity PM2.5 were free of any bacterial or viral pathogens. The bus air filters belonging also the category of PM2.5 Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus warneri were detected as potential pathogens. In the HEPA filter coming from the household air purifier firstly the occurrence of pathogenic viruses was examined. The multiplex PCR assays detected the Coronavirus 229 E, Rhinovirus, Enterovirus and Adenovirus repeatedly. Portable air purifier equipped with the HEPA filter served as a model device in pilot experiments with nanotextile filter medium. The main objective of the study was to determine microbial contamination on the HEPA filter and to investigate if the selected nanotextile monolayer made of polyamide 6 (PA6) nanofibers can capture potential microorganisms when installed downstream the HEPA filter as the final filtration medium. Adenovirus was detected on the inlet surface of the HEPA filter. The outlet surface of the filter contained no viruses. The nanotextile monolayer was replaced twice during 100 h of operation, so three pieces were used and all of them contained coronavirus 229 E. The study showed that the selected nanotextile is capable of capturing a virus of a small size.