過(guò)氧化氫滅菌

• 一、過(guò)氧化氫滅菌的原理

  　　目前，與過(guò)氧化氫有關(guān)的滅菌方法主要可分為四大類：液體過(guò)氧化氫滅菌、汽化過(guò)氧化氫滅菌、過(guò)氧化氫等離子體滅菌和過(guò)氧化氫氣溶膠噴霧滅菌。

  　　1、液態(tài)、汽化過(guò)氧化氫

  　　液態(tài)過(guò)氧化氫的殺菌效果早在100多年前就已經(jīng)得到了認(rèn)可。許多研究證明，一定質(zhì)量濃度的H₂O₂溶液對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒和芽孢等都具有殺滅作用。過(guò)氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑，可形成具有強(qiáng)氧化能力的自由羥基和活性衍生物。

  　　殺菌機(jī)理主要可分為2類：破壞微生物的外層保護(hù)結(jié)構(gòu)，使得保護(hù)層通透性發(fā)生改變，從而引起細(xì)胞滲透壓的改變，微生物因體內(nèi)外的平衡系統(tǒng)受到破壞而死亡;通過(guò)破壞微生物體內(nèi)的酶、蛋白質(zhì)及DNA使微生物死亡。

  　　汽化過(guò)氧化氫的殺菌機(jī)理與液體過(guò)氧化氫相同，但是汽化過(guò)氧化氫比液態(tài)過(guò)氧化氫具有更好的滅菌效果，這主要是因?yàn)槠^(guò)氧化氫可生成游離的羥基，大大增強(qiáng)與微生物的接觸幾率，因此，較低濃度的氣態(tài)過(guò)氧化氫比較高濃度的液態(tài)過(guò)氧化氫有更高的殺菌能力。由于過(guò)氧化氫氣體的穿透力比較弱，一般情況下只適用于物體表面或空氣消毒。

  
  

  　　2、過(guò)氧化氫等離子體

  　　等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子團(tuán)被電離后產(chǎn)生的正負(fù)離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，其運(yùn)動(dòng)主要受電磁力支配，它是不同于固體、液體、氣體的物質(zhì)第4態(tài)。等離子體因具有高位能、高動(dòng)能和化學(xué)成分豐富等特點(diǎn)，滅菌速度快，效果明顯。

  　　滅菌過(guò)程是將過(guò)氧化氫溶液注入具有一定真空度和溫度的滅菌倉(cāng)內(nèi)，經(jīng)過(guò)汽化，覆蓋到管倉(cāng)的內(nèi)外表面，隨后啟動(dòng)等離子電源，激發(fā)出等離子體，破壞微生物，當(dāng)?shù)入x子體電源停止工作時(shí)，管腔表面的過(guò)氧化氫就轉(zhuǎn)變成水和氧氣。這種方法無(wú)需后續(xù)的加工處理，很大程度上縮短了滅菌周期，并且無(wú)有害物質(zhì)殘留。

  　　有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，射頻功率為400 W，滅菌腔溫度為26 ℃時(shí)，等離子體放電1 min就能殺滅枯草桿菌黑色變種芽孢，而殺滅嗜熱脂肪桿菌芽孢時(shí)，等離子體只需放電30 s。

  　　3、過(guò)氧化氫氣溶膠噴霧

  　　過(guò)氧化氫氣溶膠就是利用旋轉(zhuǎn)氣流將藥液霧化成氣溶膠霧，由于霧狀藥液的顆粒直徑一般在50 μm以下，可在空氣中形成密實(shí)的網(wǎng)狀并懸浮于空氣中較長(zhǎng)時(shí)間，與空氣中的各種微生物充分接觸后達(dá)到殺菌的目的。

  　　氣溶膠噴霧滅菌法于20世紀(jì)50年代開(kāi)始于美國(guó)，我國(guó)于20世紀(jì)70年代初期也對(duì)其展開(kāi)了研究。氣溶膠微粒子滅菌Z先應(yīng)用于大面積殺滅衛(wèi)生害蟲(chóng)領(lǐng)域，因取得了很好的成果，后被逐漸應(yīng)用到醫(yī)院空氣和表面殺菌。過(guò)氧化氫氣溶膠噴霧滅菌具有滅菌效果好、工作效率高、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

  　　有學(xué)者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)氧化氫(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)納米氣溶膠處理后，細(xì)菌數(shù)量可減少(1.5±0.7)lg(cfu/mL)。還有學(xué)者證明過(guò)氧化氫氣溶膠噴霧對(duì)室內(nèi)空氣的滅菌效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于過(guò)氧化氫普通噴霧滅菌。

  二、過(guò)氧化氫蒸汽(HPV)滅菌技術(shù)

  　　1、過(guò)氧化氫蒸汽(HPV)滅菌技術(shù)的原理

  　　過(guò)氧化氫蒸汽滅菌采用雙循環(huán)技術(shù)，結(jié)合PLC程控將滅菌循環(huán)的效果Z佳化，當(dāng)過(guò)氧化氫在房間或艙體的表面消毒滅菌時(shí)，將一層均勻的“微凝結(jié)”過(guò)氧化氫分布到所有表面，可以將“微凝結(jié)”視為一個(gè)肉眼看不到的H₂O₂的微薄膜。

  　　這個(gè)階段可以在顯微鏡下看到一個(gè)肉眼不可見(jiàn)的亞微米級(jí)的過(guò)氧化氫薄層，科學(xué)研究證實(shí)，這個(gè)低溫、無(wú)殘留的過(guò)程已經(jīng)在蒸汽發(fā)生階段就開(kāi)始?xì)缥⑸?。過(guò)氧化氫通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)解離具有高活性的羥基，破壞細(xì)胞膜。微冷凝的形成確保了微生物殺滅的Z佳條件，當(dāng)達(dá)到凝露點(diǎn)時(shí)，殺死90%微生物的數(shù)量所用的時(shí)間Z短。從滅菌動(dòng)力學(xué)曲線可以看到微生物的數(shù)量陡降，伴隨著微冷凝的形成，生物指示劑數(shù)量曲線從舒緩變得急劇下降。

  　　2、過(guò)氧化氫蒸汽(HPV)的滅菌工藝

  　　①調(diào)節(jié)

  　　對(duì)空氣的相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)整，并提高空氣溫度。

  　　②梯度氣體注入

  　　過(guò)氧化氫氣體持續(xù)注入到空氣流中，使得過(guò)氧化氫濃度迅速上升。

  　　③保持氣體注入

  　　維持凈化所需的過(guò)氧化氫氣體的濃度。

  　　④通風(fēng)

  　　停止過(guò)氧化氫氣體的注入，將環(huán)境內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，通過(guò)裂解劑裂解過(guò)氧化氫，Z終使過(guò)氧化氫全部排出。

  三、過(guò)氧化氫干霧(VHP)滅菌技術(shù)

  　　過(guò)氧化氫干霧滅菌又稱氣化過(guò)氧化氫，即Vaporized Hydrogen Peroxide，VHP。過(guò)氧化氫干霧滅菌法是利用物理手段將液體轉(zhuǎn)變成氣溶膠狀態(tài)的干霧，讓其彌散在需要滅菌的空間。

  　　過(guò)氧化氫在常溫下的氣體狀態(tài)比液體狀態(tài)具有更強(qiáng)的殺孢子能力，經(jīng)生成游離的氫氧基，用于進(jìn)攻細(xì)胞成分，包括脂類、蛋白質(zhì)和DNA，達(dá)到滅菌的要求。其常用于凍干機(jī)、隔離器、房間、RABS、灌裝線以及不同配置的操作/生產(chǎn)領(lǐng)域等密閉空間的滅菌。

  　　1、過(guò)氧化氫干霧(VHP)滅菌的原理

  　　過(guò)氧化氫因具有氧化還原作用而具有殺菌效果，特別對(duì)厭氧芽孢桿菌的殺滅效果好。過(guò)氧化氫的作用原理是通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)解離具有高活性的羥基，用于攻擊細(xì)胞的成分，包括破壞細(xì)胞膜、脂類、蛋白質(zhì)和DNA。

  　　通過(guò)“閃蒸”將液態(tài)H₂O₂轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫干霧，此過(guò)程可在常溫常濕的環(huán)境下有效進(jìn)行，不需要進(jìn)行除濕等特別的預(yù)處理。過(guò)氧化氫干霧被均勻地引入密閉空間，其內(nèi)表面暴露于過(guò)氧化氫干霧中，形成約1 μm的過(guò)氧化氫膜，附著在可能寄居了微生物的表面，微生物自身會(huì)作為核心被形成的微冷凝所包裹，并迅速在此過(guò)程中被殺滅。

  
  

  　　根據(jù)消毒技術(shù)規(guī)范要求，滅菌的目標(biāo)定為生物指示劑(BIS)達(dá)到10⁶的殺滅率，通常使用的生物指示劑(BIS)為黑色枯草芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌。完成消毒后的過(guò)氧化氫干霧(VHP)被催化分解為水蒸氣和氧氣，也可以使用QL通風(fēng)裝置對(duì)其分解，或者使用建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)凍干機(jī)來(lái)說(shuō)可以借用其抽真空系統(tǒng)迅速去除殘留的過(guò)氧化氫干霧。

  　　過(guò)氧化氫干霧具有很好的殺滅細(xì)菌芽孢的作用，作為一種消毒滅菌介質(zhì)，濃度為35%的雙氧水通過(guò)過(guò)氧化氫干霧(VHP)發(fā)生器汽化，對(duì)被滅菌物進(jìn)行消毒滅菌。

  　　實(shí)驗(yàn)證明，過(guò)氧化氫干霧的殺滅細(xì)菌芽孢的能力強(qiáng)于同數(shù)量級(jí)的液態(tài)雙氧水，750～2 000 μg/L濃度的過(guò)氧化氫干霧的滅菌效果等同于300 000 mg/L濃度的液態(tài)雙氧水。低濃度滅菌也相應(yīng)降低了被消毒表面的材質(zhì)要求與成本。過(guò)氧化氫干霧滅菌操作的溫度范圍可以適應(yīng)在4～80℃之間，一般室溫即可。在消毒滅菌過(guò)程中，過(guò)氧化氫干霧被還原成水與氧氣，與其他滅菌方式相比，沒(méi)有危害性的殘留物，對(duì)操作人員及環(huán)境無(wú)危害。

  　　2、過(guò)氧化氫干霧(VHP)滅菌技術(shù)的特性

  　　(1)特點(diǎn)

  　　①消毒滅菌可以在室溫條件下進(jìn)行;

  　?、谙局芷诙蹋^(guò)氧化氫干霧的消毒周期只需5～7 h，而蒸汽消毒周期為8～10 h，環(huán)氧乙烷氣體消毒滅菌周期為12～18 h;

  　?、圻^(guò)氧化氫干霧消毒滅菌對(duì)操作人員無(wú)危害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，其Z終殘留物為水和氧氣;

  　?、苷羝麥缇骨皇耶a(chǎn)生很大的壓差變化，長(zhǎng)期反復(fù)受壓、抽真空，會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命，而采用過(guò)氧化氫干霧滅菌，因壓力、溫度條件的改善，使設(shè)備的運(yùn)行壽命和維修周期得以延長(zhǎng);

  　?、蓍L(zhǎng)期使用蒸汽滅菌，濕熱氣體易破壞腔體內(nèi)表面的不銹鋼鈍化膜，而過(guò)氧化氫干霧滅菌則很少損害腔體內(nèi)表面的不銹鋼鈍化膜;

  　?、薏捎靡苿?dòng)式(帶腳輪)的過(guò)氧化氫干霧(VHP)發(fā)生器，能對(duì)多臺(tái)設(shè)備配套滅菌，減少設(shè)備的初投資費(fèi)用;

  　　⑦過(guò)氧化氫干霧菌的工藝重復(fù)性好，較易通過(guò)驗(yàn)證測(cè)試;

  　　⑧對(duì)GX過(guò)濾器HEPA的穿透性好(玻璃纖維);

  　?、釋?duì)于其他物品無(wú)影響，如裝置、電器、潔凈室墻板等。

  　　(2)優(yōu)點(diǎn)

  　　低溫、快捷，適用于不耐高溫、濕熱的器械，被滅菌材料和物品的范圍廣，對(duì)器械損耗少，有完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

  　　(3)缺點(diǎn)

  　　①人體接觸過(guò)多的過(guò)氧化氫可致皮炎、支氣管或肺臟疾病，經(jīng)口中毒時(shí)會(huì)出現(xiàn)腹痛、胸口痛、呼吸困難、嘔吐、體溫升高、結(jié)膜和皮膚出血癥狀，個(gè)別出現(xiàn)視力障礙、痙攣、輕癱;

  　?、诓荒苡糜谔幚碇参锢w維素制品，如棉布、亞麻布和紙;不能用于處理尼龍和聚酯纖維和活體;不能用于處理長(zhǎng)40 cm以上、直徑3 mm以下或有盲管、尖角的器械;不能用于處理有機(jī)物與無(wú)機(jī)物污染以及先滅菌后清洗的器械。

  　　3、過(guò)氧化氫干霧滅菌工藝

  　　①除濕

  　　將空氣的相對(duì)濕度減少至參數(shù)設(shè)置點(diǎn)，使空氣可以作為過(guò)氧化氫氣體的載體，并在凈化階段維持過(guò)氧化氫氣體的濃度在飽和露點(diǎn)水平之上。

  　　②調(diào)節(jié)

  　　過(guò)氧化氫氣體持續(xù)注入到干燥的空氣流中，置換滅菌目標(biāo)環(huán)境中的空氣，使得過(guò)氧化氫濃度迅速上升。

  　　③凈化

  　　維持凈化所需的過(guò)氧化氫氣體的濃度。

  　　④通風(fēng)

  　　停止過(guò)氧化氫氣體注入，對(duì)環(huán)境內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，通過(guò)裂解劑裂解過(guò)氧化氫，Z終使過(guò)氧化氫全部排出。

  四、過(guò)氧化氫等離子滅菌技術(shù)

  　　1、等離子體的形成

  　　常見(jiàn)的物質(zhì)狀態(tài)有三態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的第四態(tài)，即等離子態(tài)。其產(chǎn)生條件比較特殊，需要在接近真空且以極低的氣壓環(huán)境中，加上特定電磁場(chǎng)的作用，使某些特殊的中性氣體分子產(chǎn)生連續(xù)不斷的電離，形成等量正負(fù)電子共存的物質(zhì)狀態(tài)，當(dāng)電離率與復(fù)合率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這種穩(wěn)定的物質(zhì)狀態(tài)就是等離子態(tài)。

  　　2、過(guò)氧化氫等離子體滅菌原理

  　　過(guò)氧化氫作為消毒液，廣泛用于醫(yī)院消毒。實(shí)驗(yàn)表明，利用過(guò)氧化氫等離子體進(jìn)行滅菌，只要在常溫(50～55℃)條件下，在真空低壓環(huán)境中施加特定電磁場(chǎng)即可滅菌，而且效果很好，因此等離子滅菌器基本上都是利用過(guò)氧化氫產(chǎn)生等離子進(jìn)行滅菌。等離子滅菌是綜合因素所致，主要包括溫度、紫外線、高能粒子和活性自由基等。

  
  

  　　(1)帶電粒子高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擊穿作用。在等離子狀態(tài)下，存在大量的帶電子粒子，由于滅菌器內(nèi)電磁場(chǎng)的作用，使帶電粒子產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，從而使滅菌容器內(nèi)部細(xì)菌菌體與病毒被擊得千瘡百孔，實(shí)現(xiàn)滅菌目的。

  　　(2)紫外線殺菌作用。在過(guò)氧化氫被激發(fā)成等離子狀態(tài)過(guò)程中，因?yàn)槠涮厥獾奈锢磉^(guò)程，從而產(chǎn)生大量的高能紫外線，微生物和病毒吸收紫外線后，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變失去活力，在極短的時(shí)間內(nèi)殺死微生物，達(dá)到滅菌目的。

  　　(3)化學(xué)作用。過(guò)氧化氫等離子體中大量的活性陽(yáng)離子、高能自由基團(tuán)成分，極易與細(xì)菌、霉菌、芽孢、病毒中的蛋白質(zhì)和核酸物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而變性，導(dǎo)致微生物死亡，這也是過(guò)氧化氫等離子滅菌Z主要的滅菌方式。