气溶胶化与采样技术对甲型流感病毒样颗粒结构完整性和抗原性保留的影响比较

本研究针对实验室气溶胶研究中呼吸道病毒结构易受损的难题，系统评估了Collison/BLAM/jet三种雾化器与LSS/SKC BioSampler/湿式旋风三种采样器对甲型流感病毒样颗粒(IAV VLPs)的形态保留效果。发现BLAM雾化器和LSS采样器在85%相对湿度下可分别保留21%和30%的丝状结构，而NA抗原性呈现双峰分布。该研究为优化气溶胶实验方法提供了重要依据。

　　

呼吸道病毒的气溶胶传播机制研究面临重大挑战——传统雾化和采样技术可能破坏病毒结构，尤其是具有多形性的甲型流感病毒(IAV)。更棘手的是，具有潜在重要传播作用的丝状病毒形态在实验室培养中易丢失，且缺乏安全有效的研究手段。针对这一系列问题，华盛顿大学圣路易斯分校的Yuezhi (August) Li团队在《Journal of Aerosol Science》发表研究，创新性地采用病毒样颗粒(VLPs)作为模型，系统评估了不同气溶胶处理技术对病毒结构的影响。

研究团队首先通过质粒转染HEK293T细胞表达出含有H3N2亚型HA、H1N1亚型NA以及Udorn株M1/M2蛋白的VLPs，其丝状结构比例(15%)显著高于传统培养的活病毒(3%)。借助这套安全模型，研究人员设计了三大实验模块：比较BLAM、Collison和jet三种雾化器的雾化效果；评估液体点式采样器(LSS)、SKC BioSampler和湿式旋风采样器的收集效率；考察25%/50%/85%三种相对湿度(RH)条件下的稳定性。

在技术方法上，研究采用转染表达系统制备VLPs，通过透射电镜(TEM)和共聚焦显微镜进行形态学分析，使用结合HA保守茎部区的CR9114抗体和靶向NA活性位点的1G01抗体进行抗原性检测。气溶胶实验采用定制化系统，包含雾化装置、稳定化腔室和环境控制模块，所有数据均通过GraphPad Prism进行统计分析。

3.1 VLP表征与比较

TEM和共聚焦成像证实VLPs能有效模拟活病毒的丝状形态，直径和表面蛋白密度相似。定量分析显示VLP群体中丝状结构占比达15%，是活病毒的5倍，且长度集中在2-3μm，为后续气溶胶实验提供了理想模型。

3.2 生物气溶胶采样效率

三种采样器在总颗粒回收率上无显著差异，但LSS凭借冷凝生长原理保留了30%的丝状VLPs，显著高于SKC BioSampler(10%)和湿式旋风(7%)。这表明温和的冷凝采样比基于惯性撞击的方法更能保护脆弱结构。

3.3 雾化效率比较

Jet雾化器产生最多颗粒，但BLAM在丝状结构保留上表现最佳(21%)，Collison仅10%。这与各设备工作原理相符：BLAM采用软碰撞机制，而Collison的高速硬壁撞击导致更大损伤。

3.4 HA与NA抗原性保留

小颗粒分析(<1μm²)显示HA信号较稳定，但NA呈现双峰分布——约20%颗粒完全丧失1G01结合能力。Jet雾化器对两种抗原的保留效果最好，暗示NA比HA更易受气溶化过程影响。

3.5 相对湿度影响

经典的U型曲线再次出现：85%RH下丝状结构保留率比50%RH提高20%，25%RH也有轻微改善。高湿度可能通过减缓蒸发速率维持膜结构稳定，而中等湿度下盐浓度急剧变化导致损伤。

这项研究首次系统量化了气溶胶技术对病毒形态的影响，揭示出三大关键发现：LSS采样器和BLAM雾化器的组合最优；NA抗原性存在"全或无"式丢失的特殊模式；高湿度环境最利丝状结构保存。这些结论不仅为实验室研究提供了方法学指导，更暗示自然界中丝状病毒可能通过特定气象条件增强传播力。

特别值得注意的是，NA的脆弱性可能影响病毒在气溶胶中的存活策略——保留NA功能的颗粒在呼吸道穿透中更具优势。而VLPs作为安全替代模型的有效性验证，则为高致病性病毒研究开辟了新途径。未来研究可进一步探索不同病毒株的特异性响应，以及气溶胶成分对病毒稳定性的调控作用。