Rhinovirus in micro- and nanoparticles
(2025) MAMM05 20242Ergonomics and Aerosol Technology
- Abstract
- Airborne viral diseases have long been neglected but with the recent devastating impact of the COVID-19 pandemic serving as a catalyst for new science, additional viruses are examined. This thesis investigates the infectivity of Rhinovirus, the virus causing common cold, in differently sized bioaerosols. The experimental setup utilized a bio-aerosol nebulizing generator (BANG) to generate droplets of Rhinovirus into a long or a short exposure tube with 7% and 80-90% relative humidity (RH) conditions. The generated bioaerosol was collected and sorted by size using the BioCascade Impactor and BioSpot-VIVAS. Aerodynamic particle sizer (APS) and scanning mobility particle sizer (SMPS) were used for analyzing the size and mass distribution of... (More)
- Airborne viral diseases have long been neglected but with the recent devastating impact of the COVID-19 pandemic serving as a catalyst for new science, additional viruses are examined. This thesis investigates the infectivity of Rhinovirus, the virus causing common cold, in differently sized bioaerosols. The experimental setup utilized a bio-aerosol nebulizing generator (BANG) to generate droplets of Rhinovirus into a long or a short exposure tube with 7% and 80-90% relative humidity (RH) conditions. The generated bioaerosol was collected and sorted by size using the BioCascade Impactor and BioSpot-VIVAS. Aerodynamic particle sizer (APS) and scanning mobility particle sizer (SMPS) were used for analyzing the size and mass distribution of the bioaerosol. The viral load of the collected bioaerosol samples were determined by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). The 50% tissue culture infectious dose (TCID50) assay was used to observe a 50% cytopathic effect in HeLa cells caused by the aerosolized Rhinovirus and the infectivity of the virus was calculated using the statistical method most probable number (MPN).
The results confirmed that Rhinovirus can survive and remain infectious in the air. The infectivity was calculated and normalized against the total mass of collected aerosol, since it varied between the tests. A statistical t-test was performed on the infectivity per aerosol mass (MPN/mg) and the results proved, on a statistically significant 5% level, that smaller bioaerosols are more infectious than larger ones (4-10µm vs 30nm-1.5µm and 1.5-4µm vs 30nm-1.5µm). No difference in Rhinovirus infectivity was shown when aerosolized in a short tube at 90% RH compared to 7% RH, or in the residence time (8s versus 1s) at high RH. The results of the experiments with differences in RH, tube length and sizes were compared with all measured parameters, including 50% infective dose, infectivity, viral load, fluorescein intensity and infectivity/aerosol mass. The results show that a trend can be seen for higher infectivity in high humidity air compared to low. These findings, especially the importance of particle size, provide novel insights into the transmission and infectivity of Rhinovirus as an airborne disease. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Täppt näsa, halsont och nysningar är symtom du säkert har upplevt vid en förkylning. Förkylningar är vanligast under våren och hösten och orsakas oftast av Rhinovirus. Även om en förkylning oftast är en lindrig åkomma för de flesta så kan den ha allvarliga konsekvenser för personer med nedsatt immunförsvar eller underliggande sjukdom.
Förkylning sprids via direktkontakt, indirekt kontakt (såsom via ytor där en infekterad person har berört), samt via luften. Den sistnämnda smittvägen har länge varit omdebatterad, men särskilt efter COVID-19 pandemin har den senaste forskningen bekräftat att smitta sker via luften. Trots detta finns det många kunskapsluckor i forskningen när det kommer till luftburna virussjukdomar.
I luften omkring... (More) - Täppt näsa, halsont och nysningar är symtom du säkert har upplevt vid en förkylning. Förkylningar är vanligast under våren och hösten och orsakas oftast av Rhinovirus. Även om en förkylning oftast är en lindrig åkomma för de flesta så kan den ha allvarliga konsekvenser för personer med nedsatt immunförsvar eller underliggande sjukdom.
Förkylning sprids via direktkontakt, indirekt kontakt (såsom via ytor där en infekterad person har berört), samt via luften. Den sistnämnda smittvägen har länge varit omdebatterad, men särskilt efter COVID-19 pandemin har den senaste forskningen bekräftat att smitta sker via luften. Trots detta finns det många kunskapsluckor i forskningen när det kommer till luftburna virussjukdomar.
I luften omkring oss finns det massor av små partiklar. Om partiklarna är mindre än 100 μm i diameter så kallas de för en aerosol. När en aerosol innehåller biologiskt material kallas den för en bioaerosol och om bioaerosolen i sin tur innehåller smittsamma virus kan de bidra till smittspridning. Då en infekterad person med förkylning till exempel pratar, hostar eller nyser utsöndras bioaerosolpartiklar med Rhinovirus. När partiklarna befinner sig i luften kan vätskan som omger partiklarna avdunsta och det som återstår då är en kärna av salt, proteiner och virus. Hur snabbt en partikel torkar in beror på luftfuktigheten, där en låg luftfuktighet ger en snabbare avdunstning. Då luften är en hostil miljö på grund av exempelvis UV-ljus och temperaturskillnader kan viruset inaktiveras. Om den ändå förblir aktiv, finns i tillräcklig dos, inhaleras av en annan person och inte bekämpas av immunförsvaret så är det troligt att personen blir smittad.
I detta arbete har Rhinovirus aerosoliserats under hög och låg luftfuktighet och med olika uppehållstider i luften. Partiklarnas virala mängd och infektivitet har sedan analyserats och resultatet visar på att luftfuktigheten och partiklarnas uppehållstid inte spelar någon roll för Rhinovirusets smittsamhet. Däremot tyder resultatet på att små partiklar (i nanostorlek) smittar mer än stora partiklar (i mikrostorlek). Att små partiklar skulle ha en hög andel infektiösa virus bidrar med viktig kunskap för att designa effektiva smittskyddsåtgärder. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9184741
- author
- Ralevska, Natalia LU
- supervisor
- organization
- alternative title
- A study of how relative humidity, residence time and particle size impacts aerosolized Rhinovirus infectivity
- course
- MAMM05 20242
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Rhinovirus, aerosol, relative humidity, size, TCID50, MPN, qPCR, BioSpot-VIVAS, BioCascade, SMPS, APS
- language
- English
- id
- 9184741
- date added to LUP
- 2025-03-04 15:08:34
- date last changed
- 2025-03-04 15:08:34
@misc{9184741,
abstract = {{Airborne viral diseases have long been neglected but with the recent devastating impact of the COVID-19 pandemic serving as a catalyst for new science, additional viruses are examined. This thesis investigates the infectivity of Rhinovirus, the virus causing common cold, in differently sized bioaerosols. The experimental setup utilized a bio-aerosol nebulizing generator (BANG) to generate droplets of Rhinovirus into a long or a short exposure tube with 7% and 80-90% relative humidity (RH) conditions. The generated bioaerosol was collected and sorted by size using the BioCascade Impactor and BioSpot-VIVAS. Aerodynamic particle sizer (APS) and scanning mobility particle sizer (SMPS) were used for analyzing the size and mass distribution of the bioaerosol. The viral load of the collected bioaerosol samples were determined by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). The 50% tissue culture infectious dose (TCID50) assay was used to observe a 50% cytopathic effect in HeLa cells caused by the aerosolized Rhinovirus and the infectivity of the virus was calculated using the statistical method most probable number (MPN).
The results confirmed that Rhinovirus can survive and remain infectious in the air. The infectivity was calculated and normalized against the total mass of collected aerosol, since it varied between the tests. A statistical t-test was performed on the infectivity per aerosol mass (MPN/mg) and the results proved, on a statistically significant 5% level, that smaller bioaerosols are more infectious than larger ones (4-10µm vs 30nm-1.5µm and 1.5-4µm vs 30nm-1.5µm). No difference in Rhinovirus infectivity was shown when aerosolized in a short tube at 90% RH compared to 7% RH, or in the residence time (8s versus 1s) at high RH. The results of the experiments with differences in RH, tube length and sizes were compared with all measured parameters, including 50% infective dose, infectivity, viral load, fluorescein intensity and infectivity/aerosol mass. The results show that a trend can be seen for higher infectivity in high humidity air compared to low. These findings, especially the importance of particle size, provide novel insights into the transmission and infectivity of Rhinovirus as an airborne disease.}},
author = {{Ralevska, Natalia}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Rhinovirus in micro- and nanoparticles}},
year = {{2025}},
}