2) осаждение
3) флокуляция
4) фильтрация
Сорбция является основным принципом концентрирования вирусов с помощью электроположительных фильтров. В водной среде большинство вирусных частиц при нейтральных значениях pH имеет суммарный отрицательный поверхностный заряд, обусловленный химическими группами капсидных белков или компонентов оболочки. Поэтому вирусы электростатически связываются с положительно заряженной матрицей фильтра и извлекаются из значительного объёма воды.
Фильтр обеспечивает прохождение воды и контакт вирусных частиц с сорбирующим материалом, однако именно адсорбционное связывание приводит к их накоплению на фильтре. Эффективность процесса зависит от pH, ионной силы, мутности воды, содержания органических веществ, типа вируса и свойств фильтрующей матрицы. После сорбции вирусы десорбируют элюирующим раствором, изменяющим электростатические взаимодействия, например буфером с повышенной концентрацией солей или изменённым pH.
Осаждение и флокуляция основаны на образовании осадка или агрегатов, а ультрафильтрация — на преимущественном задерживании частиц мембраной по размеру. Эти процессы могут применяться для концентрирования вирусов, но не определяют механизм работы электропозитивного фильтра. Термин фильтрация описывает движение жидкости через материал, тогда как специфическим принципом извлечения вирусных частиц является их сорбция на заряженной поверхности.
| Метод концентрирования | Основной механизм | Определяющий фактор эффективности | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Электропозитивная фильтрация | Электростатическая сорбция отрицательно заряженных вирусов | Поверхностный заряд вируса и фильтра, pH, ионная сила | Позволяет концентрировать вирусы из больших объёмов воды с последующим элюированием |
| Фильтрация через мембрану с размерным отсечением | Физическое удерживание частиц, превышающих размер пор | Размер вирусных частиц и диаметр пор мембраны | Возможна потеря мелких вирусов, проходящих через мембрану |
| Флокуляция | Образование агрегатов вирусов с коагулянтом или флокулянтом | Доза реагента, pH, щёлочность и состав воды | Агрегаты удаляются отстаиванием или последующей фильтрацией |
| Осаждение | Переход вирусных частиц или их комплексов в осадок | Растворимость, плотность, состав осаждающей системы | Требует отделения осадка и может сопровождаться потерей инфекционности |
| Ультрафильтрация | Конвективное прохождение воды через полупроницаемую мембрану с задержанием вирусов | Молекулярно-массовое отсечение, трансмембранное давление, загрязнение мембраны | Не всегда селективна к вирусам разных размеров и форм |
| Ультрацентрифугирование | Разделение частиц в поле высокой центробежной силы | Размер, плотность и коэффициент седиментации вирусов | Высокая эффективность, но ограниченная применимость для больших объёмов воды |
При оценке вирусологического загрязнения воды после концентрирования необходимо учитывать не только выход вирусных частиц, но и сохранность их генома или инфекционной активности. Сорбция на электропозитивном фильтре особенно удобна для последующего молекулярного выявления вирусов методом ПЦР или количественной ПЦР. Контрольный анализ должен включать холостую пробу, оценку эффективности элюирования и, по возможности, внесённый контрольный вирус. Эти этапы позволяют отличить истинно низкую концентрацию возбудителя от потерь на стадиях сорбции и десорбции.