細(xì)菌為單細(xì)胞生物,極易受外界條件的影響。若環(huán)境適宜,生長(zhǎng)繁殖極為迅速;若環(huán)境變化過(guò)劇,細(xì)菌因代謝障礙而生長(zhǎng)受到抑制,其至死亡。根據(jù)這一現(xiàn)象,可以采用多種物理、化學(xué)或生物學(xué)方法來(lái)抑制或殺死外環(huán)境中的病原微生物,以切斷傳播途徑,從而控制或消滅傳染病。另外,微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和外科手術(shù)室等為防止微生物的污染或感染,也需殺滅物品或器械上的微生物。以下術(shù)語(yǔ)常用來(lái)表示物理或化學(xué)方法對(duì)微生物的殺滅程度。
消毒(disinfection) 殺死物體上病原微生物的方法,并不一定能殺死含芽胞的細(xì)菌或非病原微生物。用以消毒的藥品稱(chēng)為消毒劑(disinfectant)。一般消毒劑在常用的濃度下,只對(duì)細(xì)菌的繁殖體有效,對(duì)其芽胞則需要提高消毒劑的濃度和延長(zhǎng)作用的時(shí)間。醫(yī)學(xué)全在線
滅菌(sterilization) 殺滅物體上所有微生物的方法。滅菌比消毒要求高,包括殺滅細(xì)菌芽胞在內(nèi)的全部病原微生物和非病原微生物。
抑菌(bacteriostasis) 抑制體內(nèi)或體外細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。常用的抑菌劑(bacteriostat)為各種抗生素,可在體內(nèi)抑制細(xì)菌的繁殖,或在體外用于抑菌試驗(yàn)以檢測(cè)細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性。
防腐(antisepsis) 防止或抑制體外細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方法。細(xì)菌一般不死亡。使用同一種化學(xué)藥品在高濃度時(shí)為消毒劑,低濃度時(shí)常為防腐劑。
無(wú)菌(asepsis) 不存在活菌的意思。防止細(xì)菌進(jìn)入人體或其它物品的操作技術(shù),稱(chēng)為無(wú)菌操作。例如進(jìn)行外科手術(shù)時(shí)需防止細(xì)菌進(jìn)入創(chuàng)口,微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中要注意防止污染和感染。
第一節(jié) 物理消毒滅菌法
消毒與滅菌的方法一般可分為物理學(xué)方法和化學(xué)方法兩大類(lèi)。用于消毒滅菌的物理因素有熱力、紫外線、輻射、超聲波、濾過(guò)、干燥和低溫等。
一、熱力滅菌法
高溫對(duì)細(xì)菌具有明顯的致死作用,因此最常用于消毒和滅菌。多數(shù)無(wú)芽胞細(xì)菌經(jīng)55~60℃作用30~60min后死亡。濕熱80℃經(jīng)5~10min可殺死所有細(xì)菌繁殖體和真菌。細(xì)菌的芽胞對(duì)高溫有很強(qiáng)的抵抗力,例如炭疽芽胞桿菌的芽胞,可耐受5~10min煮沸,肉毒梭菌的芽胞則需煮沸3~5h才死亡。
熱力滅菌法分干熱滅菌和濕熱滅菌兩大類(lèi),在同一溫度下,后者的效力比前者大。這是因?yàn)椋孩贊駸嶂屑?xì)菌菌體蛋白較易凝固;②濕熱的穿透力比干熱大;③濕熱的蒸氣有潛熱存在。水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)放出的潛熱,可迅速提高被滅菌物體的溫度。
干熱滅菌法 干熱的殺菌作用是通過(guò)脫水干燥和大分子變性。一般細(xì)菌繁殖體在干燥狀態(tài)下, 80~100℃經(jīng)h可被殺死;芽胞則需160~170℃經(jīng)2h才死亡。
1.焚燒 直接點(diǎn)燃或在焚燒爐內(nèi)焚燒。是一種徹底的滅菌方法,但僅適用于廢棄物品或動(dòng)物尸體等。
2.燒灼 直接用火焰滅菌,適用于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的接種環(huán)、試管口等的滅菌。
3.干烤 利用干烤箱滅菌,一般加熱至160~170℃經(jīng)2 h。適用于高溫下不變質(zhì)、不損壞、不蒸發(fā)的物品,例如玻璃器皿、瓷器、玻質(zhì)注射器等的滅菌。
4.紅外線 紅外線是一種0.77~1000μm波長(zhǎng)的電磁波,尤以1~10μm波長(zhǎng)的熱效應(yīng)最強(qiáng)。但熱效應(yīng)只能在照射到的表面產(chǎn)生,因此不能使物體均勻加熱。紅外線的殺菌作用與干熱相似,利用紅外線烤箱滅菌所需的溫度和時(shí)間亦同于干烤。此法多用于醫(yī)療器械的滅菌。
濕熱滅菌法
1.巴氏消毒法(pasteurization) 用較低溫度殺滅液體中的病原菌或特定微生物,而仍保持物品中所需的不耐熱成分不被破壞的消毒方法。此法由巴斯德創(chuàng)用以消毒酒類(lèi),故名。目前主要用于牛乳等消毒。方法有兩種:一是加熱至61.1~62.8℃min;另一是71.7℃經(jīng)15~30s鐘,今廣泛采用后法。
2.煮沸法 在1個(gè)大氣壓下,水的煮沸溫度為100℃,一般細(xì)菌的繁殖體5min能被殺死,細(xì)菌芽胞常需煮沸1~2h才被殺滅。此法常用于消毒食具、刀剪、注射器等。水中加入2%碳酸鈉,既可提高沸點(diǎn)達(dá)105℃,促進(jìn)芽胞的殺滅,又可防止金屬器皿生銹。
3. 流動(dòng)蒸氣消毒法 又稱(chēng)常壓蒸氣消毒法,是利用一個(gè)大氣壓下100℃的水蒸氣進(jìn)行消毒。細(xì)菌繁殖體經(jīng)15~30min可被殺滅,但芽胞常不被全部殺滅。該法常用的器具是Arnold消毒器,我國(guó)的蒸籠具有相同的原理。
4. 間歇蒸氣滅菌法(fractional sterilization) 利用反復(fù)多次的流動(dòng)蒸氣間歇加熱以達(dá)到滅菌的目的。將需滅菌物置于流通蒸汽滅菌器內(nèi),100℃加熱15~30min,殺死其中的繁殖體;但芽胞尚有殘存。取出后放37℃孵箱過(guò)夜,使芽胞發(fā)育成繁殖體,次日再蒸一次,如此連續(xù)三次以上,可達(dá)到滅菌的效果。此法適用于一些不耐高熱的含糖、牛奶等培養(yǎng)基。若有些物質(zhì)不耐100℃,則可將溫度減低至75~80℃,每次加熱時(shí)間延長(zhǎng)至30~60min,次數(shù)增加至3次以上,也可達(dá)到滅菌目的。
5.高壓蒸氣滅菌法 是一種最有效的滅菌方法。滅菌的溫度取決于蒸氣的壓力。在一個(gè)大氣壓下,蒸氣的溫度是100℃。如果蒸氣被限制在密閉的容器中,隨著壓力升高,蒸氣的溫度也相應(yīng)升高。在103.4kPa(1.05kg/cm2)蒸氣壓下,溫度達(dá)到121.3℃,維持15~20min,可殺滅包括細(xì)菌芽胞在內(nèi)的所有微生物。高壓蒸汽滅菌器(autoclave)就是根據(jù)這一原理制成的,常用于一般培養(yǎng)基、生理鹽水、手術(shù)敷料等耐高溫、耐濕物品的滅菌。
二、輻射殺菌法
紫外線 波長(zhǎng)200~300nm的紫外線(包括日光中的紫外線)具有殺菌作用,其中以265~266nm最強(qiáng),這與DNA的吸收光譜范圍一致。紫外線主要作用于DNA,使一條DNA鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶共價(jià)結(jié)合而形成二聚體,干擾DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致細(xì)菌的變異或死亡。紫外線穿透力較弱,普通玻璃、紙張、塵埃、水蒸氣等均能阻擋紫外線,故只能用于手術(shù)室、傳染病房、細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室的空氣消毒,或用于不耐熱物品的表面消毒。殺菌波長(zhǎng)的紫外線對(duì)人體皮膚、眼睛有損傷作用,使用時(shí)應(yīng)注意防護(hù)。
電離輻射 包括高速電子、X射線和γ射線等。在足夠劑量時(shí),對(duì)各種細(xì)菌均有致死作用。其機(jī)制在于產(chǎn)生游離基,破壞DNA。電離輻射常用于大量一次性醫(yī)用塑料制品的消毒;亦可用于食品的消毒,而不破壞其營(yíng)養(yǎng)成分。
微波 微波是一種波長(zhǎng)為1mm到1m左右的電磁波,可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質(zhì),但不能穿透金屬表面。消毒中常用的微波有2450MHZ與915MHZ兩種,多用于檢驗(yàn)室用品、非金屬器械、無(wú)菌病室的食品食具、藥杯及其它用品的消毒。
三、濾過(guò)除菌法
濾過(guò)除菌法(filtration)是用物理阻留的方法將液體或空氣中的細(xì)菌除去,以達(dá)到無(wú)菌目的。所用的器具是濾菌器(filter),濾菌器含有微細(xì)小孔,只允許液體或氣體通過(guò),而大于孔徑的細(xì)菌等顆粒不能通過(guò)。濾過(guò)法主要用于一些不耐高溫滅菌的血清、毒素、抗生素以及空氣等的除菌。濾菌器的除菌性能,與濾器材料的特性、濾孔大小、靜電作用等因素有關(guān)。濾菌器的種類(lèi)很多,目前常用的有薄膜濾菌器、素陶瓷濾菌器、石棉濾菌器(亦稱(chēng)Seitz濾菌器)、燒結(jié)玻璃濾菌器等。
四、超聲波殺菌法
不被人耳感受的高于20千周/s的聲波,稱(chēng)為超聲波。超聲波可裂解多數(shù)細(xì)菌,尤其是革蘭陰性菌更為敏感,但往往有殘存者。目前超聲波主要用于粉碎細(xì)胞,以提取細(xì)胞組分或制備抗原等。超聲波裂解細(xì)菌的機(jī)制主要是它通過(guò)水時(shí)發(fā)生的空(腔)化作用,在液體中造成壓力改變,應(yīng)力薄弱區(qū)形成許多小空腔,逐漸增大,最后崩破。崩破時(shí)的壓力可高達(dá)1000個(gè)大氣壓。
五、干燥與低溫抑菌法
有些細(xì)菌的繁殖體在空氣中干燥時(shí)會(huì)很快死亡,例如腦膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、霍亂弧菌、蒼白密螺旋體等。但有些細(xì)菌的抗干燥力較強(qiáng),如溶血性鏈球菌在塵埃中存活25d,結(jié)核分枝桿菌在干痰中數(shù)月不死。芽胞的抵抗力更強(qiáng),如炭疽芽胞桿菌的芽胞耐干燥20余年。干燥法常用于保存食物,濃鹽或糖漬食品可使細(xì)菌體內(nèi)水分逸出,造成生理性干燥,使細(xì)菌的生命活動(dòng)停止,從而防止食物變質(zhì)。
低溫可使細(xì)菌的新陳代謝減慢,故常用作保存細(xì)菌菌種。當(dāng)溫度回升至適宜范圍時(shí),又能恢復(fù)生長(zhǎng)繁殖。為避免解凍時(shí)對(duì)細(xì)菌的損傷,可在低溫狀態(tài)下真空抽去水分,此法稱(chēng)為冷凍真空干燥法(lyophilization)。該法是目前保存菌種的最好方法,一般可保存微生物數(shù)年至數(shù)十年。
第二節(jié) 化學(xué)消毒滅菌法
許多化學(xué)藥物能影響細(xì)菌的化學(xué)組成醫(yī)學(xué)招聘網(wǎng)、物理結(jié)構(gòu)和生理活動(dòng),從而發(fā)揮防腐、消毒甚至滅菌的作用。消毒防腐藥物一般都對(duì)人體組織有害,只能外用或用于環(huán)境的消毒。
根據(jù)化學(xué)消毒劑的殺菌機(jī)制不同,主要分以下幾類(lèi):①促進(jìn)菌體蛋白質(zhì)變性或凝固,例如酚類(lèi)(高濃度)、醇類(lèi)、重金屬鹽類(lèi)(高濃度)、酸堿類(lèi)、醛類(lèi);②干擾細(xì)菌的酶系統(tǒng)和代謝,例如某些氧化劑、重金屬鹽類(lèi)(低濃度)與細(xì)菌的-SH基結(jié)合使有關(guān)酶失去活性;③損傷菌細(xì)胞膜,例如酚類(lèi)(低濃度)、表面活性劑、脂溶劑等,能降低菌細(xì)胞的表面張力并增加其通透性,胞外液體內(nèi)滲,致使細(xì)菌破裂。
一、消毒劑的主要種類(lèi)
酚類(lèi) 石炭酸、來(lái)蘇、洗必泰等酚類(lèi)化合物,低濃度時(shí)破壞菌細(xì)胞膜,使胞質(zhì)內(nèi)容物漏出;高濃度時(shí)使菌體蛋白質(zhì)凝固。也有抑制細(xì)菌脫氫酶、氧化酶等作用。
醇類(lèi) 殺菌機(jī)制在于去除細(xì)菌胞膜中的脂類(lèi),并使菌體蛋白質(zhì)變性。乙醇最常用,濃度為70%~75%時(shí)殺菌力最強(qiáng),更高濃度因能使菌體表面蛋白質(zhì)迅速凝固,殺菌效力反而減低。異丙醇的殺菌作用比乙醇強(qiáng),且揮發(fā)性低,但毒性較高。兩者主要用于皮膚消毒和浸泡體溫計(jì)等。
重金屬鹽類(lèi) 高濃度時(shí)易與帶陰電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合,使之發(fā)生變性或沉淀,又可與細(xì)菌酶蛋白的-SH基結(jié)合,使其喪失酶活性。
氧化劑 常用的有過(guò)氧化氫、過(guò)氧乙酸、高錳酸鉀與鹵素等。它們的殺菌作用是依靠其氧化能力,可與酶蛋白中的-SH基結(jié)合,轉(zhuǎn)變?yōu)椋璖S-基,導(dǎo)致酶活性的喪失。過(guò)氧化氫在水中可形成氧化能力很強(qiáng)的自由羥基,破壞蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。過(guò)氧乙酸為強(qiáng)氧化劑,易溶于水,對(duì)細(xì)菌繁殖體和芽胞、真菌、病毒等都有殺滅作用,應(yīng)用廣泛;但穩(wěn)定性差,易分解并有刺激性與腐蝕性,不適用于金屬器具等的消毒。用于消毒的鹵素有碘和氯兩類(lèi),碘多用于皮膚消毒;氯多用于水的消毒。氯化合物有漂白粉、次氯酸鈣、次氯酸鈉等。
表面活性劑 又稱(chēng)去污劑,易溶于水,能減低液體的表面張力,使物品表面油脂乳化易于除去,故具清潔作用。并能吸附于細(xì)菌表面,改變胞壁通透性,使菌體內(nèi)的酶、輔酶、代謝中間產(chǎn)物逸出,呈現(xiàn)殺菌作用。表面活性劑有陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型三類(lèi)。因細(xì)菌帶陰電,故陽(yáng)離子型殺菌作用較強(qiáng)。陰離子型如烷苯磺酸鹽與十二烷基硫酸鈉解離后帶陰電,對(duì)革蘭陽(yáng)性菌也有殺菌作用。非離子型對(duì)細(xì)菌無(wú)毒性,有些反而有利于細(xì)菌的生長(zhǎng),例如吐溫80(tween 80)對(duì)結(jié)核分枝桿菌有刺激生長(zhǎng)、并有使菌分散的作用。常用于消毒的表面活性劑有新潔爾滅、杜滅芬等。
烷化劑 殺菌機(jī)制在于對(duì)細(xì)菌蛋白質(zhì)和核酸的烷化作用,殺菌譜廣,殺菌力強(qiáng)。常用的有甲醛、環(huán)氧乙烷和戊二醛等。甲醛與環(huán)氧乙烷的殺菌作用主要是取代細(xì)菌酶蛋白中氨基、羧基、巰基或羥基上的氫原子,使酶失去活性。戊二醛主要是取代氨基上的氫原子。環(huán)氧乙烷能穿透包裹物,對(duì)分枝桿菌、病毒、真菌和細(xì)菌芽胞均有較強(qiáng)的殺菌力。缺點(diǎn)是對(duì)人體有一定毒性,且有些烷化劑,如β-丙脂等可能有致癌作用。
二、消毒劑的應(yīng)用
病人排泄物與分泌物 糞、尿、膿、痰等,一般多用等量的20%漂白粉、5%石炭酸或2%來(lái)蘇,攪拌均勻,作用2h再傾去。
皮膚 2.5%碘酒、70%乙醇、2%紅汞均可應(yīng)用。
粘膜 新生兒預(yù)防淋病奈瑟菌性眼結(jié)膜炎可用1%硝酸銀或2%蛋白銀滴眼;口腔粘膜消毒可用3%過(guò)氧化氫;沖洗尿道、陰道、膀胱等可用0.01%~0.1%洗必泰或0.1%高錳酸鉀。
飲水 自來(lái)水用氯氣,少量的飲用水可用漂白粉。
廁所、陰溝 可用生石灰,其有效成分是氫氧化鈣。
空氣 常用福爾馬林(甲醛溶液)加熱法:12.5~25ml/m3熏蒸12~24 h;或福爾馬林混合高錳酸鉀法:福爾馬林40ml加高錳酸鉀30g/m3, 熏蒸12~24 h;肝炎病房可用過(guò)氧乙酸3g/m3熏蒸90min。
手 一般用2%來(lái)蘇。當(dāng)疑有肝炎病毒污染時(shí),用0.2%~0.4%過(guò)氧乙酸浸泡1~2min后,流水沖洗。或用2%碘酊涂擦后用70%乙醇擦洗。
第三節(jié) 影響消毒滅菌效果的因素
消毒滅菌的效果受環(huán)境、微生物種類(lèi)及消毒劑本身等多種因素的影響。
消毒劑的性質(zhì)、濃度與作用時(shí)間 各種消毒劑的理化性質(zhì)不同,對(duì)微生物的作用大小也有差異。例如表面活性劑對(duì)革蘭陽(yáng)性菌的殺滅效果比對(duì)革蘭陰性菌好;龍膽紫對(duì)葡萄球菌作用較強(qiáng)。同一種消毒劑的濃度不同,其消毒效果也不同。絕大多數(shù)消毒劑在高濃度時(shí)殺菌作用大,當(dāng)降至一定濃度時(shí)只有抑菌作用,但醇類(lèi)例外,70%乙醇或50%~80%異丙醇的消毒效果最好。消毒劑在一定濃度下,對(duì)細(xì)菌的作用時(shí)間愈長(zhǎng),消毒效果也愈好。
微生物的種類(lèi)與數(shù)量 同一消毒劑對(duì)不同微生物的殺菌效果不同,例如一般消毒劑對(duì)結(jié)核分枝桿菌的作用要比對(duì)其他細(xì)菌繁殖體的作用差;70%乙醇可殺死一般細(xì)菌繁殖體,但不能殺滅細(xì)菌的芽胞;必須根據(jù)消毒對(duì)象選擇合適的消毒劑。此外,微生物的數(shù)量越大,所需消毒的時(shí)間就越長(zhǎng)。
溫度 溫度升高可提高消毒效果。例如2%戊二醛殺滅每毫升含104個(gè)炭疽芽胞桿菌的芽胞,20℃時(shí)需15min,40℃時(shí)為2min,56℃時(shí)僅1min即可。
酸堿度 消毒劑的殺菌作用受酸堿度的影響。例如戊二醛本身呈中性,其水溶液呈弱酸性,不具有殺芽胞的作用,只有在加入碳酸氫鈉后才發(fā)揮殺菌作用。新潔爾的殺菌作用是pH愈低所需殺菌濃度愈高,在pH 3時(shí)所需的殺菌濃度,較pH 9時(shí)要高10倍左右。
有機(jī)物 環(huán)境中有機(jī)物的存在,能夠影響消毒劑的效果。病原菌常隨同排泄物、分泌物一起存在,這些物質(zhì)可阻礙消毒劑與病原菌的接觸,并消耗藥品,因而減弱消毒效果。濕度、穿透力、表面張力,以及拮抗物質(zhì)的存在等,亦對(duì)消毒滅菌的效果有影響。