電子束輻照滅菌對醫用外科口罩細菌過濾效率的影響

徐玉茵（通信作者），周巖，韓穎，周靜，儲旭，黃培燦

1 河南省醫療器械檢驗所 （河南鄭州 450000）；2 河南省駝人醫療科技有限公司 （河南新鄉 453000）

世界衛生組織于2020年3月11日宣布新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）疫情已呈全球大流行趨勢[1]。基于目前的流行病學調查，新型冠狀病毒肺炎的潛伏期為1～14 d，多為3～7 d，潛伏期具有傳染性，傳播途徑主要為經呼吸道飛沫和密切接觸傳播[2]。疫情形勢嚴峻，國家衛生健康委疾控局發布的《預防新型冠狀病毒感染的肺炎口罩使用指南》指出，口罩是預防呼吸道傳染病的重要防線，可以降低新型冠狀病毒感染風險[3]。因此，無論是戰斗在一線的醫護人員，還是普通的人民群眾，都對醫用外科口罩等醫療防護用品的需求量極大。

醫用外科口罩等醫療防護用品在出廠前通常需要滅菌，環氧乙烷（ethylene oxide，EO）是醫療器械的常用廣譜滅菌劑，一定劑量能夠保證醫療器械達到無菌狀態，但EO 是易燃易爆的有毒氣體，與人體長期接觸可引起細胞畸變和癌變[4]。因此，醫療器械采用EO 滅菌后，需要7～14 d 的解析時間，使EO 殘留量不超過10 μg/g 才能投入臨床使用[5]。與EO 滅菌比較，輻照滅菌具有速度快、無殘留、無污染等優勢，近年來被廣泛用于醫療器械的滅菌中[6]。電子束輻照作為輻照滅菌的一種，是利用高能電子加速器產生的高能大功率電子束，直接或間接破壞微生物的核酸核糖、酶等生物大分子結構，從而達到滅菌的目的[7]。但有研究表明，常規的聚丙烯材料經過輻照滅菌后老化降解嚴重，對原有的機械性能有較大的損傷，而聚丙烯是生產口罩熔噴層的常用原料[8-9]。本研究探討電子束輻照滅菌對醫用外科口罩細菌過濾效率的影響，現報道如下。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

細菌過濾效率（bacterial filtration efficiency，BFE）檢測儀（青島眾瑞智能儀器有限公司，ZR-1000）；恒溫恒濕培養箱（Binder，KBF 240 E6）；電熱鼓風干燥箱（Binder，BINDER Feb115 E3）；全自動菌落分析系統（Interscience，Scan 4000）；生物安全柜（Nuaire，NU-425-600S）；高壓蒸汽滅菌器（PHCbi，MLS-378IL-PC）；超凈工作臺（蘇潔醫療器械有限公司，CVJ1500-Y）。

1.2 試劑

胰酪大豆胨液體培養基（tryptic soy broth，TSB）（北京三藥科技開發有限公司）；硫乙醇酸鹽流體培養基（fluid thioglycollate medium，FTM）（北京三藥科技開發有限公司）；胰酪大豆胨瓊脂培養基預制平板（貝瑞特生物技術有限責任公司）；營養瓊脂培養基（北京三藥科技開發公司）；金黃色葡萄球菌ATCC6538（中國工業微生物菌種保藏管理中心）。

1.3 實驗樣品的分組和處理

1.3.1 無菌實驗

取廠家1、廠家2、廠家3的同批次口罩各50只，分為實驗組和對照組。實驗組各廠家樣品各30只，分為3、4、5 kGy 3個輻照劑量，每個劑量各廠家10只樣品；對照組分為EO滅菌組和未滅菌樣品組，每組各廠家10只樣品。

1.3.2 BFE 實驗

取廠家4的同批次口罩50只，分為實驗組和對照組，其中實驗組樣品40只，分為5、10、15、20 kGy 4個輻照劑量，每個劑量10只樣品；對照組為10只未滅菌樣品。

2 實驗方法

2.1 無菌實驗

無菌實驗按照2015版《中華人民共和國藥典》四部1101規定的實驗方法進行[10]，取1.3.1中處理后的口罩樣品，以無菌操作拆包裝，于樣品的不同部位分別剪取約1 cm×3 cm 的供試品分別加入FTM 和TSB 中，置于30～35 ℃和20～25 ℃下培養14 d，每天觀察并記錄培養管狀態。

2.2 BFE 實驗

BFE實驗按照YY 0469-2011《醫用外科口罩》標準附錄B中的方法進行[5]，將1.3.2中處理后的口罩樣品在溫度21 ℃、濕度80%的條件下預處理4 h，配制濃度為5×105cfu/ml的金黃色葡萄球菌懸液，用BFE檢測儀檢測，采樣氣體流速設置為28.3 L/min，時間2 min，其中輸送菌懸液時間為1 min，用胰酪大豆胨瓊脂平板收集細菌氣溶膠；實驗結束后，取出平板在37 ℃下培養 48 h，然后對細菌顆粒氣溶膠形成的菌落形成單位（陽性孔）進行計數，并使用陽性轉化表將其轉換為可能的撞擊顆粒數，結果按 YY 0469-2011 標準中公式計算，要求BFE不小于95% 。

3 結果

3.1 無菌實驗結果

與未滅菌組比較，EO 滅菌組和3、4、5 kGy 3個輻照劑量滅菌組均無菌生長，表明低劑量電子束輻照對口罩有滅菌效果，見表1。

3.2 BFE 實驗結果

與未滅菌組比較，4個輻照劑量滅菌組的BFE 顯著降低（P<0.01），表明電子束輻照對口罩的BFE 有顯著影響，見表2。

4 討論

醫用外科口罩以非織造布材料為原材料，由面罩、定形件、束帶等組件加工而成。面罩部分由熔噴層和紡粘層構成，其中由聚丙烯組成的熔噴層是口罩的過濾層[8]。過

表1 無菌實驗結果

表2 BFE 實驗結果

濾層通過擴散沉積、截留沉積、慣性沉積、靜電吸引沉積等物理作用實現對微小顆粒物和病原微生物的高效擋截[11-12]。醫用外科口罩在使用前常需要經過滅菌處理，以保證最終滅菌產品微生物存活概率不高于10-6。EO 滅菌作為使用最廣泛的滅菌方式，具有穿透性強、對物品損壞小等優勢，但由于其具有毒性大、解析周期長等缺點，難以滿足疫情期間大量醫用防護用品的滅菌需求[13]。電子束輻照滅菌具有滅菌周期短、無有害殘留等優勢，能夠大幅縮短口罩的滅菌周期，緩解COVID-19疫情期間的治療、防疫一線醫用外科口罩的巨大缺口。

本研究結果表明，醫用外科口罩采用低劑量電子束輻照即可達到滅菌效果，但是口罩的BFE 卻顯著降低（P<0.01），明顯低于YY 0469-2011標準中規定的口罩BFE應不小于95%的要求[6]。BFE 降低后的口罩無法有效阻隔細菌和病毒，面對COVID-19類的急性感染性傳染病，不能起到應有的保護作用，所以不建議口罩生產企業使用電子束輻照對口罩類產品進行滅菌。由于口罩的過濾性能與熔噴層的纖維結構有著密切的關聯[14]，在后期的研究中，我們將進一步探討電子束輻照對口罩熔噴層物理性能的影響。

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