兩種過氧化氫蒸汽發(fā)生器在生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用比較

馮小麗，李明華，韓建保，王洪波，鄭永唐

生物安全實(shí)驗(yàn)室是指通過規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)建造、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置、個(gè)人防護(hù)裝備的使用，嚴(yán)格遵從標(biāo)準(zhǔn)化的工作操作程序和管理程序等，可以保證工作人員、周圍環(huán)境和實(shí)驗(yàn)因子安全的實(shí)驗(yàn)室[1-2]。按照防護(hù)等級(jí)的不同，生物安全實(shí)驗(yàn)室分為1 ～ 4 級(jí)；高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室包括生物安全防護(hù)等級(jí)為三級(jí)和四級(jí)的實(shí)驗(yàn)室[2]。

生物安全實(shí)驗(yàn)室的核心是“安全”，因此采取安全、有效的消毒滅菌措施是實(shí)驗(yàn)室生物安全的重要保障，貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。目前生物安全實(shí)驗(yàn)室常用的空氣消毒方法主要有紫外線照射、化學(xué)消毒劑熏蒸等[3]。因紫外線照射需要直接照射被消毒物體表面或空氣才起作用，而對被遮擋的墻壁表面、地面和工作臺(tái)面等則不起作用，所以高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室基本采用氣體熏蒸消毒方法[4]。常規(guī)用的熏蒸消毒劑，包括甲醛（HCHO）、二氧化氯（ClO2）等因其副作用或損壞性明顯，近年來部分高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室開始采用汽化過氧化氫（hydrogen peroxide vapor，HPV）進(jìn)行消毒滅菌[5-6]。

HPV 作為一種新型氣體消毒滅菌技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于生物制藥工廠、醫(yī)療衛(wèi)生、生物實(shí)驗(yàn)室等諸多領(lǐng)域。本文旨在觀察兩種過氧化氫蒸汽發(fā)生器（BIOQUELL Z-2 和 BIOQUELL L-2）分別對生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的房間及傳遞窗的消毒滅菌效果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 設(shè)備 BIOQUELL Z-2 和 BIOQUELL L-2過氧化氫蒸汽發(fā)生器購自英國 Bioquell 公司，其中 BIOQUELL Z-2 型過氧化氫蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)主要由主設(shè)備和控制臺(tái)組成，適用于空間的消毒滅菌。滅菌前，將主設(shè)備推進(jìn)待滅菌房間，控制臺(tái)放置在輔助區(qū)，電纜經(jīng)待滅菌房間與輔助區(qū)之間的消毒專用穿墻孔將主設(shè)備與控制臺(tái)連接。BIOQUELL L-2 型過氧化氫蒸汽發(fā)生器是通過設(shè)備上兩根管道分別與待滅菌設(shè)備的消毒接口連接，形成一個(gè)閉合回路，然后進(jìn)行消毒滅菌，主要適用于對傳遞窗、高效過濾器箱體等帶有消毒接口的設(shè)備進(jìn)行消毒滅菌。

1.1.2 生物指示劑 嗜熱脂肪芽孢試紙條，含細(xì)菌芽孢數(shù) 2.8 × 106個(gè)/片，為藍(lán)色薄玻璃紙封套單條包裝，購自美國 Mesalabs 公司。

圖1 密閉房間內(nèi)生物指示劑布點(diǎn)圖Figure 1 Layout of biological indicator in the enclosed room

1.1.3 培養(yǎng)基 PM/100 Releast 培養(yǎng)基（含特殊配方的大豆酪蛋白降解物和顏色指示劑，24 h 內(nèi)可觀察得到結(jié)果）購自美國 Mesalabs 公司。

1.1.4 消毒劑 30% 分析純過氧化氫溶液購自天津化學(xué)試劑三廠。

1.2 方法

1.2.1 房間滅菌效果驗(yàn)證

1.2.1.1 房間滅菌條件優(yōu)化 為了確定最佳的過氧化氫空間分布量，首先選擇在一間 120 m3的密閉實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行條件優(yōu)化。①生物指示劑布點(diǎn)：將嗜熱脂肪芽孢試紙條分別放置在房間的各個(gè)頂角、底角、生物安全柜操作臺(tái)下及高效過濾器下游等比較難滅菌的位置（具體布點(diǎn)詳見圖 1）。②消毒滅菌處理：將 BIOQUELL Z-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器主機(jī)放置在實(shí)驗(yàn)室中間位置，控制臺(tái)放置在輔助區(qū)。分別按 5、8、10、15 g/m3的過氧化氫空間分布濃度設(shè)定好程序，然后啟動(dòng)滅菌程序，待一個(gè)滅菌程序完成后，立即開啟系統(tǒng)排風(fēng)。③滅菌效果監(jiān)測：先用手持式過氧化氫探測儀探測房間內(nèi)的過氧化氫濃度，待過氧化氫降到 1 ppm 安全濃度以內(nèi)時(shí)，進(jìn)入房間取出嗜熱脂肪芽孢試紙條接種到Releast 培養(yǎng)基（事先加入 5% 硫代硫酸鈉中和劑）中，將未滅菌的嗜熱脂肪芽孢試紙條接種到同批培養(yǎng)基中作為陽性對照，將未加生物指示劑的同批培養(yǎng)基作為陰性對照，同時(shí)置于 57 ℃ 恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 24 h。每組試驗(yàn)至少重復(fù) 3 次。

1.2.1.2 不同體積的房間滅菌效果驗(yàn)證 分別對體積為 120、28、109、52、65 m3的 5 間密閉實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滅菌效果驗(yàn)證，按 1.2.1.1 中確定的過氧化氫空間分布量設(shè)定滅菌程序，滅菌過程同上。每個(gè)房間至少重復(fù)試驗(yàn) 3 次。

1.2.2 傳遞窗滅菌效果驗(yàn)證 同房間一樣，首先確定了最佳的過氧化氫用量。本實(shí)驗(yàn)室的傳遞窗體積為 1 m3左右。①生物指示劑布點(diǎn)：在傳遞窗的前后、上下角分別布置 1 個(gè)嗜熱脂肪芽孢試紙條（具體布點(diǎn)詳見圖 2）。②消毒滅菌處理：將BIOQUELL L-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器上的供給管和回流管分別與傳遞窗側(cè)面的 2 個(gè)消毒專用接口（進(jìn)氣口和回流口）連接好。分別按 15、20、25、30 g 的過氧化氫總量設(shè)定程序，啟動(dòng)滅菌程序，待一個(gè)滅菌程序完成后，立即開啟排風(fēng)。③滅菌效果監(jiān)測同 1.2.1.1。每組試驗(yàn)至少重復(fù) 3 次。

圖2 傳遞窗內(nèi)生物指示劑布點(diǎn)圖Figure 2 Layout of biological indicator in the pass-through box

2 結(jié)果

2.1 房間滅菌條件優(yōu)化結(jié)果

經(jīng) 3 次重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)過氧化氫空間分布量為 10 g/m3及以上時(shí)可以將放置在受測房間不同位置的嗜熱脂肪芽孢載體完全殺滅（表 1）。

2.2 不同體積房間滅菌驗(yàn)證結(jié)果

用 BIOQUELL Z-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器分別對 5 間不同體積的密閉房間進(jìn)行滅菌驗(yàn)證，3 次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果表明采用 10 g/m3的過氧化氫空間分布量可以將放置在房間內(nèi)不同位置的嗜熱脂肪芽孢載體完全殺滅（表 2）。

2.3 傳遞窗滅菌驗(yàn)證結(jié)果

用 BIOQUELL L-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器對傳遞窗進(jìn)行滅菌驗(yàn)證，經(jīng) 3 次重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)過氧化氫用量達(dá)到 25 g 及以上時(shí)可以將放置在傳遞窗內(nèi)不同位置的嗜熱脂肪芽孢載體完全殺滅（表 3）。

表1 不同過氧化氫空間分布量對密閉房間的滅菌效果Table 1 The sterilization efficacy of different hydrogen peroxide dosage on the enclosed room

表2 過氧化氫對不同體積密閉房間的滅菌效果Table 2 The sterilization efficacy of hydrogen peroxide on the enclosed rooms with different volume

表3 不同過氧化氫劑量對傳遞窗的滅菌效果Table 3 The sterilization efficacy of different hydrogen peroxide dosage in the pass-through box

3 討論

生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室是從事高致病性病原微生物研究的場所，在這種場所內(nèi)操作容易引起病原微生物的暴露性感染，導(dǎo)致感染事故發(fā)生。此外，危險(xiǎn)物質(zhì)的不正規(guī)操作、實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的故障及廢棄物的不當(dāng)處理都可能對環(huán)境產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)[7]。采取有效的消毒滅菌方法是預(yù)防生物安全實(shí)驗(yàn)室感染及保障實(shí)驗(yàn)活動(dòng)順利開展的有效措施。HPV 技術(shù)是一種新型氣體消毒技術(shù)，自從 20 世紀(jì) 80 年代推出以來，已廣泛用于隔離器、空氣過濾器、傳染病病房等生物安全消毒領(lǐng)域[5]。目前市面上的過氧化氫蒸汽發(fā)生器多數(shù)都由英國 Bioquell和美國 Steris 公司生產(chǎn)[8]。本實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)了英國Bioquell 的 BIOQUELL Z-2 和 BIOQUELL L-2兩種過氧化氫蒸汽發(fā)生器分別用于房間和傳遞窗的消毒滅菌。

BIOQUELL 過氧化氫蒸汽發(fā)生器的主要原理是通過“閃蒸”的方式將液態(tài)過氧化氫轉(zhuǎn)化為氣態(tài)過氧化氫，然后 HPV 被均勻地引入密閉空間，并在消毒空間內(nèi)表面形成 2 ～ 6 μm 的過氧化氫膜，附著在可能寄居微生物的表面，微生物自身會(huì)作為核心被形成的微冷凝所包裹，并迅速被此過程殺滅[9-10]。該消毒過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。相較于傳統(tǒng)的消毒過程具有快速、安全、無殘留等特點(diǎn)。此外，HPV 相比其他消毒劑（如二氧化氯、甲醛等）具有廣泛的材料適應(yīng)性，有研究報(bào)道 HPV 對各種金屬材料、建筑物、精密儀器等都沒有影響[11-12]。

國內(nèi)有關(guān) HPV 在生物安全實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)應(yīng)用報(bào)道很多[6,13]，本研究結(jié)果也證明，當(dāng) BIOQUELL Z-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器用于房間消毒滅菌時(shí)，采用 10 g/m3的過氧化氫空間分布量可以將放置在不同體積密閉房間內(nèi)不同位置的嗜熱脂肪芽孢載體完全殺滅。當(dāng) BIOQUELL L-2 過氧化氫蒸汽發(fā)生器用于傳遞窗消毒滅菌時(shí)，用 25 g 過氧化氫可以將放置在傳遞窗不同位置的嗜熱脂肪芽孢載體完全殺滅。本實(shí)驗(yàn)室需要消毒滅菌的設(shè)備主要包括空間（房間、通風(fēng)系統(tǒng)等）和關(guān)鍵防護(hù)設(shè)備（傳遞窗、隔離器、高效過濾器箱體等），下一步會(huì)繼續(xù)用 HPV 對這些設(shè)施設(shè)備進(jìn)行消毒驗(yàn)證。

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