随着新冠肺炎疫情的蔓延,人们越来越注重个人防护,除了戴口罩和勤洗手,消毒也成为日常生活的一部分。消毒是杀灭微生物、切断传播途径的一个重要手段,但公众对消毒产品、消毒技术及相关应用等方面的知识缺乏了解,出现了使用方法不当,如喷洒酒精引起火灾、含氯消毒剂未稀释引起腐蚀、消毒剂浓度和作用时间不准确未达到消毒效果等问题,同时过度消毒也致使消毒完成后出现了一定的副作用,对人体和环境造成了危害。
消毒是指用化学、物理、生物的方法杀灭或者消除环境中的病原微生物。消毒产品包括消毒剂、消毒器械(含生物指示物、化学指示物和灭菌物品包装物)、卫生用品和一次性使用医疗用品。
化学消毒剂1
常见的化学消毒法按照所用消毒剂类型可以分为含氯消毒剂、过氧化物类消毒剂、醛类消毒剂、醇类消毒剂、酚类消毒剂、含碘消毒剂、环氧乙烷、胍类消毒剂以及季铵盐类消毒剂。
1.1 含氯消毒剂
含氯消毒剂是以有效氯为主要有效成分,可以扩散到微生物表面并进入内部,氧化微生物蛋白致其死亡,对细菌、真菌、病毒、芽孢都有较强的杀灭能力,是一种高效消毒剂,常用的含氯消毒剂有次氯酸钠、次氯酸钙、氯代异氰尿酸、溴氯海因等。由于含氯消毒剂溶于水后易发生氧化还原反应,生成类似氯气气味的次氯酸,可刺激皮肤和呼吸道黏膜,浓度高时还会腐蚀物体,稳定性差,储存过程中易失效。
1.2 过氧化物消毒剂
过氧化物消毒剂的有效成分是活性氧,通过移除蛋白质、脂肪和核苷酸等大分子中的电子,使其氧化受损,对细菌繁殖体、芽孢、真菌、病毒等微生物有广谱、高效的杀灭作用,常用的过氧化物消毒剂有过氧乙酸、过氧化氢、二氧化氯、过碳酸钠等。过氧化物消毒剂是高效环保的化学消毒剂,可分解为无毒无害物质,无残留毒性,但化学性质不稳定,高浓度时对皮肤、黏膜也存在刺激性。
1.3 醛类消毒剂
醛类消毒剂通常作为烷基化剂和交联剂,烷基化蛋白质和核酸上的氨基、羧基、羟基等,破坏生物分子的活性致其死亡,常见的醛类消毒剂有甲醛、戊二醛、邻苯二甲醛等。甲醛具有刺激性气味,不易驱散,常温常压下穿透力差,长期接触危害人体健康;与甲醛相比,戊二醛杀灭微生物能力、穿透力更强,腐蚀性低,但长期使用也有刺激性和致敏性,对人体和器械会造成损伤;邻苯二甲醛是一种新型的高效消毒剂,杀灭能力强、使用浓度低、腐蚀性低、刺激性小、不凝固血液,在对医疗器械消毒时更容易冲洗。
1.4 醇类消毒剂
醇类消毒剂属于中效消毒剂,常用的主要有乙醇、丙醇、异丙醇、苯氧乙醇等。醇类消毒剂可以渗入菌体,溶解破坏细菌细胞,也可以抑制脱氢酶、氧化酶等生物酶系统,破坏微生物的代谢活动,可杀灭细菌繁殖体、真菌及部分亲脂性、亲水性病毒,但对细菌芽孢无作用。醇类消毒剂干燥速度快,无腐蚀性,但易受浓度和蛋白质影响,浓度过高会使细胞迅速脱水,表面蛋白质凝固,在菌体表面形成保护膜,阻止其进一步渗入;浓度过低又达不到杀菌效果,对皮肤、黏膜也存在刺激性。
1.5 酚类消毒剂
酚类消毒剂是以酚类化合物为主要有效成分,酚类消毒剂可以吸附于细菌细胞壁,嵌入磷脂双层膜,进而穿透细胞壁,与细胞质中的脂质、蛋白质反应,产生不可逆变性从而杀死微生物。常用的有苯酚、甲酚、对氯间二甲基苯酚、三氯羟基二苯醚等,由于酚类化合物溶解度较小,通常需要用醇类或表面活性剂增溶,再加上酚类消毒剂对皮肤、黏膜有刺激,且对环境有污染,具有较高的潜在生态风险,限制了其发展。
1.6 含碘消毒剂
含碘消毒剂是以碘为杀菌成分的一类中效消毒剂,如碘的水溶液、碘的醇溶液、碘甘油、碘伏等。含碘消毒剂可通过游离碘穿透细胞壁,使蛋白质变性、沉淀,发生卤化而失去活性,对细菌繁殖体、芽孢、真菌及病毒等都有杀灭作用,其有效浓度低,主要用于皮肤、黏膜的消毒。传统碘制剂不稳定、易失效,可使消毒物品着色,而碘与表面活性剂(聚醇醚碘)、聚合物(聚维酮碘)等为载体络合的溶合体,克服了传统碘制剂易着色、不稳定等缺点,可以缓慢释放游离碘,保持长时间的杀灭效果。
1.7 环氧乙烷消毒剂
环氧乙烷是非特异性烷基化合物,一种化学气体消毒剂,能与微生物蛋白质和DNA、RNA分子中的巯基、氨基、羧基、羟基等发生烷基化反应使其失活,还能干扰磷酸脱氢酶、胆碱酯酶等活性,扰乱微生物代谢使其死亡,对细菌繁殖体、芽孢、真菌和病毒均有杀灭作用。环氧乙烷穿透性强,可穿透微孔到达物体内部,对物体无腐蚀,但水解后会产生少量有毒的乙二醇,对人体有一定危害性,经其灭菌后的医疗用品需在通风厨中解析后才能应用于临床。
1.8 胍类消毒剂
胍类消毒剂是以具有生物活性的烷基胍为有效成分,是一种阳离子表面活性剂,能被带负电荷的细菌、病毒吸附,损坏细菌细胞膜,抑制细菌和病毒的分裂,目前市场上应用较多的胍类消毒剂是氯己定、聚六亚甲基双胍盐类、聚六亚甲基胍盐类及其衍生物。胍类消毒剂是低效消毒剂,无抗药性,对细菌繁殖体有良好的杀灭作用,但对真菌、细菌芽孢、肝炎病毒无杀灭作用,不能与阴离子、皂基配伍,长期使用也会出现过敏现象,如使用含大剂量氯己定的口腔清洁产品,会影响味觉,使牙齿易着色。
1.9 季铵盐类消毒剂
季铵盐类消毒剂是以季铵类化合物为有效成分,是一种阳离子表面活性剂,包括单链和双链季铵盐消毒剂,它们的杀菌机理基本相似,都可以聚集在菌体表面,由疏水基渗入细胞类脂层,破坏细胞的壁/膜的完整性,影响细胞代谢过程,从而起到杀灭微生物作用。此外,双链季铵盐消毒剂可干扰核酸和蛋白质的合成,比单链季铵盐消毒剂杀灭作用更强。季铵盐类消毒剂是一种低效消毒剂,目前市场上应用较多的是苯扎氯铵、苯扎溴铵、十二烷基二甲基乙基溴化铵、双癸基二甲基溴化铵等,稳定性好,刺激性低,主要用于环境与物体表面、皮肤、黏膜的消毒。但其杀灭效果易受有机物影响,对细菌芽孢、部分病毒无杀灭作用,阴离子表面活性剂、过氧化物等也会对其有拮抗作用。
物理消毒法2
物理消毒法是利用物理因素杀灭或清除病原微生物的方法,如利用热力、微波、红外线、电离辐射、紫外线、超声波等,日常工作最常用的是压力蒸汽灭菌法和紫外线消毒法。物理消毒法对环境无污染,但存在使用限制,需要专业的仪器设备,例如压力蒸汽灭菌适用于不畏湿热的物品,紫外线直接照射人体会导致皮肤癌,而未照射到的地方也起不到效果等。
生物消毒法3
生物消毒剂是指以动植物、微生物或其代谢产物为杀灭病原微生物的有效成分,目前常用的生物消毒剂主要有植物源消毒剂、抗菌肽、噬菌体、生物酶等。
3.1 植物源消毒剂
植物中对病原微生物有杀灭效果的主要有精油、黄酮类、有机酸、生物碱类等。研究发现众多植物精油对病原真菌、细菌有良好的杀灭作用,如大蒜精油、生姜精油、花椒精油、百里香精油、迷迭香精油、丁香精油、豆蔻精油、牛至精油、罗勒精油、佛手柑精油等。精油可以影响脂质层的稳定性,溶解胞体中的脂肪体,同时,精油中的酚类物质能破坏微生物细胞膜/壁,萜类物质能扰乱微生物的代谢系统,从而杀灭微生物。
植物中所含的黄酮类物质是具有多种生物活性的多元酚,有抗病毒、抗菌、抗氧化等作用,如满山红中的典型野生黄酮类物质是杜鹃素,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌有抑制生长作用;大豆制品中研究较多的是大豆苷元、染料木黄酮;黄芩中主要是黄芩素、黄芩苷、汉黄芩素,黄芩苷可以抑制人T细胞白血病病毒对T细胞和B细胞的感染,黄芩素可以诱导被人类免疫缺陷病毒感染的CEM细胞凋亡。
咖啡酸、甘草次酸、丁香酸、桂皮酸等有机酸,在病原菌细胞外,可以激活宿主的免疫系统,解聚外膜组分中脂多糖;在胞内有机酸可解离出质子和酸根离子,与细菌生长争夺能量,抑制病原菌遗传信息传递,破坏胞内渗透压平衡,从而对病原菌生长产生抑制作用。
3.2 抗菌肽
抗菌肽是生物体先天免疫系统的重要组成部分,由基因编码在核糖体内合成,通常由12~60个氨基酸组成,呈强阳离子性,热稳定性好,对细菌、真菌、病毒、寄生虫等都有抑制作用,市场上应用较多抗菌肽的是天蚕素和乳链球菌素。天蚕素是人类发现的第一个抗菌肽,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、曲霉菌属、寄生虫都有杀灭作用,其作为饲料添加剂广泛应用于动物养殖领域,具有防霉防腐作用,可改善动物肠道菌群,提高免疫力。乳链球菌素是由乳酸链球菌分泌的一种多肽类物质,能够抑制金黄色葡萄球菌、肉毒芽孢杆菌、耐热腐败菌等大部分革兰氏阳性菌,具有高温稳定性,可以作为天然食品防腐剂,在抑菌的同时还能提高食品风味。
3.3 噬菌体
噬菌体是感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物病毒的总称,对人体无害,噬菌体感染微生物细胞后,产生调节或重新定向宿主特定功能的蛋白质,抑制其分裂,干扰遗传物质的复制、转录,影响微生物的免疫和代谢。噬菌体已被应用于医学、农业、食品等领域,如根据噬菌体的高度特异性,可对沙门氏菌、大肠杆菌、伤寒杆菌等进行鉴定、分型;利用噬菌体抑制致病菌生长,可以调节肠道菌群,治疗如葡萄球菌引起的皮肤感染等;检测和控制食品和环境中的致病菌,对生产各环节进行消毒,延长食品货架期。
3.4 生物酶
生物酶是一种高效、专一的生物催化剂,通过水解细菌细胞壁,如溶葡萄球菌酶可以裂解革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖中的Gly-Gly键、几丁质酶可以水解细菌细胞壁中的几丁质、噬菌体裂解酶可以裂解细菌细胞壁层中的肽聚糖等,使胞内物质渗出,细胞破裂从而起到杀灭作用。
溶菌酶可以水解细菌细胞壁层上肽聚糖中的β-1,4糖苷键,对细胞壁中肽聚糖含量高的细菌、酵母菌、霉菌等都有抑制作用。近期有研究表明,由于溶菌酶是一种碱性蛋白,所带正电荷可以与带负电荷的病毒蛋白直接作用,使入侵的病毒失活,抵抗腺病毒、人类免疫缺陷病毒、SARS病毒的感染。
核酶是具有催化活性的核酸小分子,根据病毒mRNA和病毒基因组RNA设计抗病毒核酶是近年来抗病毒研究的热点之一,目前已将核酶应用于抗人体免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒等感染的研究中。
展望4
目前消毒剂使用过程中经常会存在一些问题,如配置浓度过低或超出使用有效期,不能有效杀灭病原微生物;化学消毒剂浓度过高会出现腐蚀、中毒等现象;防护措施不到位,对人体造成伤害;滥用化学消毒剂,使微生物产生抗性,污染环境等,所以,研发消毒效果良好、安全环保的消毒剂是未来消毒剂的发展趋势。
化学消毒剂作用时间短、杀灭效果好,但存在一些刺激性和环境污染问题,目前已有研究对传统化学消毒剂进行化学改性或与热、紫外线、微波、超声等物理因子协同使用,来提高化学消毒剂的性能,降低不良反应,如胍类与环氧乙烷反应得到聚氧乙烯聚六亚甲基胍,改善了胍类消毒剂的溶解性、渗透性,降低了毒性和刺激性,同时消毒效果也更佳;根据纳米粒子具有良好吸附和催化消毒作用,在消毒剂中使用纳米银、纳米氧化锌,杀灭效果强,无耐药性和刺激性;戊二醛、苯扎溴铵等在温度升高时杀灭效果更好,可减少杀灭时间、提高杀灭率。
生物消毒剂作用条件温和,杀菌特异性强,不易产生耐药性,不残留有害物质,无刺激性,毒副作用小,使用安全,在消毒方面具有极大的优势,但在实际应用中受到一定限制而未普及,如植物精油不溶于水,需要有机溶剂增溶;天然抗菌肽资源有限,基因工程抗菌肽表达量少;噬菌体治疗革兰氏阴性菌感染时会释放内毒素—脂多糖;生物酶活性易受温度、pH影响而失活,对革兰氏阴性菌的杀灭效果较差。随着生物技术发展和研究的深入,生物消毒剂的性能将得到进一步提高,将会拥有广阔的市场前景。
参考文献
《消毒剂的应用现状及发展趋势》
《国内外化学消毒剂应用的研究进展》