Keime sind in der Luft allgegenwärtig. Wie hoch die Belastung ist und um welche harmlosen oder pathogenen Mikroben es sich handelt, ermittelt man normalerweise mithilfe sogenannter Luftkeimsammler (Luft-Filter oder Impaction Sampler). Diese saugen ein definiertes Luftvolumen auf einen Filter, der nach einer festgelegten Zeit auf eine Petrischale mit entsprechendem Medium gelegt wird. Nach einer entsprechenden Inkubationszeit zählt man die Kolonien auf der Kulturschale. Die Preise für die Geräte sind recht hoch und liegen meist jenseits von 6.000 Euro. Insbesondere wenn man Proben an verschiedenen Orten parallel nehmen will, geht das ordentlich ins Geld.
Sabine Strauss-Gollers Team von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) sowie dem Austrian Institute of Technology in Wien fragte sich, ob man für das Ansaugen der Probenluft auf die Filter nicht einfach einen Staubsauger verwenden könnte.
Staubsauger-Kalibrierung
Die Gruppe entwarf einen simplen zylinderförmigen Plastikadapter mit einer aufgesetzten Filtereinheit, der durch ein konisches Anschluss-Ende auf übliche Staubsaugerschläuche passt. Der Filter wird mithilfe eines abschraubbaren Rings auf einem Gitter fixiert, damit er beim Ansaugen nicht einfach „verschluckt“ wird und im Staubsaugerbeutel verschwindet. Adapter und Filterhalter gaben die Wiener bei einem Hersteller für thermoplastische Kunststoffe in Auftrag, der die Teile im Spritzgussverfahren aus Polyethylen anfertigte.
Um die Effektivität des selbstentworfenen Luftsammlers beurteilen zu können, verglichen die Wiener Forscher seine Leistung mit einem professionellen Gerät, das sie üblicherweise einsetzen und dessen optimale Einstellungen sie genau kennen. Außerdem untersuchten sie verschiedene Filtermaterialien mit Porengrößen von 0,4 bis 1,2 Mikrometern. Vor den Versuchen musste die Gruppe den Staubsauger zunächst kalibrieren und das Luftvolumen bestimmen, das den Filter passiert. Hierzu platzierte sie ein Windgeschwindigkeits-Messgerät (Anemometer) auf dem fertig zusammengesetzten Gerät und maß die Geschwindigkeit der bei höchster Stufe angesaugten Luft.
Proben aus dem Weinkeller
Nachdem die gewünschte Luftmenge durch den Luftsammler geströmt war, entnahmen Strauss-Gollers Mitarbeiter den Filter mit einer sterilen Pinzette und kultivierten die daran haftenden Keime auf einer Petrischale. Hierzu spülten sie mit 500 Mikrolitern PBS zunächst den Verschluss und danach den Filter, anschließend strichen die Forscher die Probenflüssigkeit auf der Kulturplatte aus.
Die Wiener sammelten mit dem Staubsauger-Aufsatz sowie dem professionellen Probensammler hundertfach Luftproben an verschiedenen Orten – etwa in einem offensichtlich von Schimmel befallenen Weinkeller, in einem unverdächtigen Büro sowie im Freien. Die Freiluft-Probe lieferte zugleich den Referenzwert für die Innenraummessungen.
Die meisten Keime registrierten beide Geräte in der Außenluft im Sommer und Herbst, in der Büroluft maßen sie übereinstimmend deutlich niedrigere Werte. Signifikante Unterschiede traten im Weinkeller auf: Hier detektierte die Staubsauger-Methode bei gleichem Luftvolumen doppelt so viele Keime wie das Profi-Gerät. Dafür war Letzteres etwas besser, was die Vielfalt der erfassten Mikroorganismen anging.
Temperatur egal
Um Anwendungen und CFU-Berechnungen zu erleichtern, entwickelten die Wiener Forscher einen Korrekturfaktor, der unterschiedliche Staubsaugertypen sowie Umweltfaktoren berücksichtigt. So spielt die Luftfeuchte bei der Messung der Keimzahl offensichtlich eine wesentliche Rolle, während die Temperatur kaum einen Einfluss hat.
Strauss-Gollers Gruppe setzte die Staubsauger-Technik auch zur Zählung von Sporen ein. Hierzu versprühte sie Sporen des Bodenpilzes Trichoderma longibrachiatum mit bekannter Dichte in einer Bioaerosol-Kammer und detektierte sie mit dem professionellen Keimmessgerät sowie dem selbstgebauten Staubsauger-Filter. Beide Messmethoden lieferten auch hier ähnliche Ergebnisse – offensichtlich überlebten die Sporen die Turbulenzen in dem Staubsauger-Adapter ohne Probleme.
Der Staubsauger-Adapter ist aber nicht nur für das Sammeln von Keimen oder Sporen aus der Luft geeignet. Man könnte ihn zum Beispiel auch verwenden, um den Pollengehalt zu bestimmen.
Andrea Pitzschke
Unterwurzacher V. et al. (2021): Development and validation of a simple bioaerosol collection filter system using a conventional vacuum cleaner for sampling. Aerosol Sci Eng, DOI: 10.1007/s41810-021-00110-9
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