過氧化氫滅菌

• 一、過氧化氫滅菌的原理

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

  　　1、液態(tài)、汽化過氧化氫

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

  　　殺菌機理主要可分為2類：破壞微生物的外層保護結(jié)構(gòu)，使得保護層通透性發(fā)生改變，從而引起細胞滲透壓的改變，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。

  　　汽化過氧化氫的殺菌機理與液體過氧化氫相同，但是汽化過氧化氫比液態(tài)過氧化氫具有更好的滅菌效果，這主要是因為汽化過氧化氫可生成游離的羥基，大大增強與微生物的接觸幾率，因此，較低濃度的氣態(tài)過氧化氫比較高濃度的液態(tài)過氧化氫有更高的殺菌能力。由于過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被電離后產(chǎn)生的正負離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，其運動主要受電磁力支配，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、高動能和化學成分豐富等特點，滅菌速度快，效果明顯。

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

  　　有學者研究發(fā)現(xiàn)，射頻功率為400 W，滅菌腔溫度為26 ℃時，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，等離子體只需放電30 s。

  　　3、過氧化氫氣溶膠噴霧

  　　過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的網(wǎng)狀并懸浮于空氣中較長時間，與空氣中的各種微生物充分接觸后達到殺菌的目的。

  　　氣溶膠噴霧滅菌法于20世紀50年代開始于美國，我國于20世紀70年代初期也對其展開了研究。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。過氧化氫氣溶膠噴霧滅菌具有滅菌效果好、工作效率高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點。

  　　有學者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過氧化氫(質(zhì)量分數(shù)為3%)納米氣溶膠處理后，細菌數(shù)量可減少(1.5±0.7)lg(cfu/mL)。還有學者證明過氧化氫氣溶膠噴霧對室內(nèi)空氣的滅菌效果遠遠優(yōu)于過氧化氫普通噴霧滅菌。

  二、過氧化氫蒸汽(HPV)滅菌技術(shù)

  　　1、過氧化氫蒸汽(HPV)滅菌技術(shù)的原理

  　　過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，當過氧化氫在房間或艙體的表面消毒滅菌時，將一層均勻的“微凝結(jié)”過氧化氫分布到所有表面，可以將“微凝結(jié)”視為一個肉眼看不到的H₂O₂的微薄膜。

  　　這個階段可以在顯微鏡下看到一個肉眼不可見的亞微米級的過氧化氫薄層，科學研究證實，這個低溫、無殘留的過程已經(jīng)在蒸汽發(fā)生階段就開始殺滅微生物。過氧化氫通過復雜的化學反應(yīng)解離具有高活性的羥基，破壞細胞膜。微冷凝的形成確保了微生物殺滅的Z佳條件，當達到凝露點時，殺死90%微生物的數(shù)量所用的時間Z短。從滅菌動力學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、過氧化氫蒸汽(HPV)的滅菌工藝

  　　①調(diào)節(jié)

  　　對空氣的相對濕度進行調(diào)整，并提高空氣溫度。

  　　②梯度氣體注入

  　　過氧化氫氣體持續(xù)注入到空氣流中，使得過氧化氫濃度迅速上升。

  　　③保持氣體注入

  　　維持凈化所需的過氧化氫氣體的濃度。

  　　④通風

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

  三、過氧化氫干霧(VHP)滅菌技術(shù)

  　　過氧化氫干霧滅菌又稱氣化過氧化氫，即Vaporized Hydrogen Peroxide，VHP。過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。

  　　過氧化氫在常溫下的氣體狀態(tài)比液體狀態(tài)具有更強的殺孢子能力，經(jīng)生成游離的氫氧基，用于進攻細胞成分，包括脂類、蛋白質(zhì)和DNA，達到滅菌的要求。其常用于凍干機、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、過氧化氫干霧(VHP)滅菌的原理

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

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

  
  

  　　根據(jù)消毒技術(shù)規(guī)范要求，滅菌的目標定為生物指示劑(BIS)達到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通風裝置對其分解，或者使用建筑空調(diào)通風系統(tǒng)，對凍干機來說可以借用其抽真空系統(tǒng)迅速去除殘留的過氧化氫干霧。

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

  　　實驗證明，過氧化氫干霧的殺滅細菌芽孢的能力強于同數(shù)量級的液態(tài)雙氧水，750～2 000 μg/L濃度的過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。在消毒滅菌過程中，過氧化氫干霧被還原成水與氧氣，與其他滅菌方式相比，沒有危害性的殘留物，對操作人員及環(huán)境無危害。

  　　2、過氧化氫干霧(VHP)滅菌技術(shù)的特性

  　　(1)特點

  　　①消毒滅菌可以在室溫條件下進行;

  　?、谙局芷诙?，過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^氧化氫干霧消毒滅菌對操作人員無危害，對環(huán)境無污染，其Z終殘留物為水和氧氣;

  　　④蒸汽滅菌使腔室產(chǎn)生很大的壓差變化，長期反復受壓、抽真空，會縮短設(shè)備的使用壽命，而采用過氧化氫干霧滅菌，因壓力、溫度條件的改善，使設(shè)備的運行壽命和維修周期得以延長;

  　?、蓍L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;

  　?、薏捎靡苿邮?帶腳輪)的過氧化氫干霧(VHP)發(fā)生器，能對多臺設(shè)備配套滅菌，減少設(shè)備的初投資費用;

  　?、哌^氧化氫干霧菌的工藝重復性好，較易通過驗證測試;

  　?、鄬X過濾器HEPA的穿透性好(玻璃纖維);

  　?、釋τ谄渌锲窡o影響，如裝置、電器、潔凈室墻板等。

  　　(2)優(yōu)點

  　　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，對器械損耗少，有完善的監(jiān)測系統(tǒng)。

  　　(3)缺點

  　?、偃梭w接觸過多的過氧化氫可致皮炎、支氣管或肺臟疾病，經(jīng)口中毒時會出現(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;不能用于處理有機物與無機物污染以及先滅菌后清洗的器械。

  　　3、過氧化氫干霧滅菌工藝

  　　①除濕

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

  　　②調(diào)節(jié)

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

  　　③凈化

  　　維持凈化所需的過氧化氫氣體的濃度。

  　　④通風

  　　停止過氧化氫氣體注入，對環(huán)境內(nèi)的空氣進行置換，通過裂解劑裂解過氧化氫，Z終使過氧化氫全部排出。

  四、過氧化氫等離子滅菌技術(shù)

  　　1、等離子體的形成

  　　常見的物質(zhì)狀態(tài)有三態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，而隨著科學技術(shù)的進步，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，形成等量正負電子共存的物質(zhì)狀態(tài)，當電離率與復合率達到動態(tài)平衡，這種穩(wěn)定的物質(zhì)狀態(tài)就是等離子態(tài)。

  　　2、過氧化氫等離子體滅菌原理

  　　過氧化氫作為消毒液，廣泛用于醫(yī)院消毒。實驗表明，利用過氧化氫等離子體進行滅菌，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氧化氫產(chǎn)生等離子進行滅菌。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)帶電粒子高速運動產(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)電磁場的作用，使帶電粒子產(chǎn)生高速運動，從而使滅菌容器內(nèi)部細菌菌體與病毒被擊得千瘡百孔，實現(xiàn)滅菌目的。

  　　(2)紫外線殺菌作用。在過氧化氫被激發(fā)成等離子狀態(tài)過程中，因為其特殊的物理過程，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，在極短的時間內(nèi)殺死微生物，達到滅菌目的。

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