二氧化氯對牙科綜合治療椅水路系統生物膜的清除作用

陳曉芬，季穎慧，黃奎

溫州醫科大學附屬口腔醫院，浙江 溫州 325000，1.護理部；2.修復科；3.正畸科

醫院感染已經成為突出的公共衛生問題，不僅對患者的預后造成影響，也會對醫院和患者帶來巨大的經濟負擔[1]。而隨著社會恩格爾系數的逐漸降低，口腔健康意識的逐步增強，社會對口腔健康服務的要求也不斷增加[2]。牙科綜合治療椅水路系統（dental unit waterline,DUWL）在治療過程中為手機和三用槍等設備提供用水，以進行沖洗和冷卻。DUWL是由狹窄且細長的管道組成，極易在治療的過程中因手機回吸或唾液、血液接觸而被污染，進而導致細菌定植于DUWL，形成細菌生物膜[3]。譚曉娟等[4]研究結果表明DUWL生物膜成分有嗜肺軍團菌、嗜麥芽寡養單胞菌、巴氏桿菌等多種細菌。而在治療過程中，這些細菌會由于水流的外力以氣溶膠形式重新進入患者的口內從而造成細菌的交叉感染。為了減少DUWL造成的的醫院感染，已經開發出多種消毒劑，如次氯酸鈉（NaClO）、過氧化氫（H2O2）以及二氧化氯（ClO2）等[5-7]。由于ClO2在水中仍以分子形式存在，并且不產生三鹵甲烷等致癌物質，因此廣泛應用于飲用水消毒。此外，ClO2因能防止奶牛乳腺炎而應用于農牧業，防止魚蝦類疾病而應用于養殖業[8]。但ClO2對DUWL的清潔作用報道較少，故本研究通過對照實驗觀察ClO2對DUWL菌群生長及生物膜的作用。

1 對象和方法

1.1 對象和分組 2019年7月至2019年12月選擇溫州醫科大學附屬口腔醫院30臺牙科綜合治療椅，于第1至第4周，采用滅菌蒸餾水沖洗（作為對照組），第5至第8周，采用5 mg/L ClO2消毒液沖洗（作為實驗組）。

30 臺牙科治療椅均使用2.5～3 年，使用防回吸手機，選去齲備洞和開髓患者，按照就診順序安排牙椅，同時保證牙椅的使用率相近。治療結束后手機采用手機清洗消毒機清洗，然后行高壓蒸汽滅菌。

1.2 材料和儀器 消毒劑為6%的ClO2原液（廣東環凱微生物科技有限公司），菌落計數儀（上海精密儀器儀表有限公司），電子顯微鏡（晨冕光學儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 清洗方法：實驗組參照MUSTAPHA等[9]的研究，選取ClO2濃度為5 mg/L作為消毒濃度，消毒液均現配現用，配置后靜置10 min備用。在每天治療結束后，將300 mL ClO2消毒液加入口腔治療臺供水儲水罐中，開啟治療椅電源，選擇儲水罐水源沖洗管路3 min，靜置30 min，再清水沖洗5 min，關閉電源過夜。2次消毒時間間隔48 h，中間未進行消毒處理時則用清水沖洗3 min。

對照組在每天治療結束后，將滅菌蒸餾水加入口腔治療臺供水儲水罐中，開啟治療椅電源，選擇儲水罐水源沖洗管路3 min，關閉電源過夜。

1.3.2 水樣采集及菌落計數（colony forming unit,CFU）：所有DUWL每消毒4次后采集水樣，分別于第8、第16、第24以及第32天在開診前，未安裝牙科手機時分別采集漱口位出水端、牙科手機連接端和三用槍出水口10 mL水樣，并于1 h內進行測定。將采樣的水樣用0.9%氯化鈉溶液梯度稀釋，涂布于營養瓊脂培養基上，于37 ℃需氧培養72 h后進行菌落計數。

1.3.3 掃描電鏡觀察：分別制取消毒前以及消毒32 d后牙科綜合治療椅冷卻水軟管樣本，每組在管道的近端、遠端處各切取2 cm樣本置于2.5%的戊二醛固定過夜，經乙醇梯度脫水（50%、70%、80%、85%、90%、95%和無水乙醇，每個濃度脫水0.5 h）后固定于專用鋁座上，使用噴金儀噴金后，置于掃描電鏡（10.0 kV電壓）下采用不同放大倍數（1 000、1 500、2 500及4 000倍）進行觀察并拍照。

2 結果

2.1 兩組平均菌落數比較 實驗組不同時間段DUWL平均菌落計數均顯著低于對照組，見表1。

表1 兩組不同時間菌落數比較（CFU/mL）

2.2 電鏡觀察DUWL生物膜結構 對照組電鏡下表現出成熟生物膜的特點，致密的生物膜分布于DUWL內壁，有長菌絲突出于基質表面（見圖1A），可見球菌、桿菌于分布于基質中（見圖1B），可見成熟的生物膜剝離管壁內面（見圖1C），致密的生物膜基質分布于整個管壁內面，有團狀、塊狀突起（見圖1D）。實驗組第32天，電鏡下可見生物膜變疏松，面積變小并呈碎片化（見圖2A），基質依然可見（見圖2B），可見散在的殘留微生物（見圖2C）。新管在電鏡下未見生物結構和細菌（見圖2D）。

圖1 對照組DUWL電鏡下所見

圖2 實驗組（A、B和C）及新管（D）DUWL電鏡下所見（×1 000）

3 討論

雖然很少有疾病的發生追蹤到牙科感染，但是其依舊存在[10]。ZEMOURI等[11]研究表明，在醫療和牙科環境中生物氣溶膠是通過多種來源產生的，如不同的干預措施、儀器和人類活動，而所報道的生物氣溶膠組合物的微生物組成各不相同，具體取決于環境和方法，并發現軍團菌對老年人和患有呼吸道疾病的患者具有生物氣溶膠依賴性危害，此類感染可導致不可逆性的敗血性休克和死亡。就目前而言，針對DUWL的消毒是預防牙科感染的主要干預措施之一。

現今研發的消毒劑眾多，其中ClO2極為突出，是目前國際上公認的新一代安全、廣譜消毒滅菌劑，并在生活中得到了廣泛的應用，如自來水消毒、醫療臨床器械的消毒等[12-13]。研究表明，與液氯相比，ClO2可在pH較大范圍（2～10）內高效殺菌消毒，無不良氯代產物的生成；與NaClO相比，ClO2不僅不受水質的pH影響，且具有更高的穩定性以及更長的殺菌時間[14-15]。

本研究結果表明，應用ClO2的DUWL其菌落增殖除第1天外，均獲得了有效的抑制，而對照組的DUWL平均菌落計數隨時間的增長而逐步升高。BANSAL 等[16]研究表明，使用高濃度（50 mg/L）的抗菌自溶性ClO2片劑來震動牙齒單元水系統生物膜，隨后進行定期暴露，能有效控制生物膜污染并減少菌落計數＜500 CFU/mL。王妍彥等[17]研究表明，低濃度ClO2消毒劑對清潔水體中大腸桿菌具有良好的殺菌效果。本研究結果與上述研究結論一致，均證實了ClO2對水中微生物具有較高的殺滅效果，其抗菌機制可能包括：①ClO2對細胞壁有較好的吸附性和透過性能，可有效地氧化細胞內含疏基的酶；②可與半胱氨酸、色氨酸和游離脂肪酸反應，快速控制生物蛋白質的合成，使膜的滲透性增高；③能改變病毒衣殼蛋白，導致病毒滅活[18-19]。

本研究還發現，第32天ClO2消毒后DUWL冷卻水軟管近端、遠端、中段處近無生物膜覆蓋，而未進行消毒的對照組生物膜覆蓋率隨時間逐步升高，在第5天左右已經完全覆蓋。WIRTHLIN等[20-21]研究表明，ClO2水線清潔劑可以有效地凈化DUWL生物膜，同時比較堿性過氧化物與ClO2的滅菌能力，在控制DUWL污染物方面ClO2更為有效。ClO2抑制生物膜形成的機制可能是：①ClO2殺滅水中的微生物具有高效性，其濃度為0.1 mg/L時，即可殺滅所有細菌繁殖體系和多數致病菌；②ClO2殺滅微生物具有廣譜性，生物膜中所含細菌眾多，如木糖氧化無色桿菌、不動桿菌屬、紐氏放線菌屬、反硝化產堿菌等，而上述細菌均包含在ClO2殺菌譜中。

綜上所述，ClO2對DUWL細菌具有良好的殺滅效果，并且可有效控制生物膜覆蓋率，防治因生物膜脫落而導致的牙科科室的氣溶膠污染。