二、控制方法

二、控制方法

(一)物理控制方法

物理控制方法主要以温度、射线、微波、超声波、干燥、过滤或改变渗透压等控制病原生物的生长繁殖。

1.热力灭菌法 这是利用高温杀死病原生物的方法,高温可使病原生物细胞蛋白质变性、DNA结构破坏而死亡。热力灭菌法主要有干热灭菌法和湿热灭菌法两大类,在同一温度下,湿热灭菌法优于干热灭菌法。

(1)干热灭菌法:在无水的状态下,利用高温使微生物细胞脱水、大分子变性。主要有以下方法。①灼烧法:为直接用火焰灼烧而杀死微生物的方法。迅速简便,灭菌彻底。适用于微生物学实验中接种环、试管口、瓶口等的灭菌。②干烤法:利用电热干燥箱中的热空气进行灭菌。160~170℃、1~2小时可杀死所有微生物,包括细菌芽胞。此法适用于需保持干燥的耐热物品的灭菌,如玻璃器皿、瓷器、玻璃注射器等耐高温物品的灭菌。③焚烧法:是一种彻底的灭菌方法。适用于污染物品及实验材料等废弃物或动物尸体的处理。④红外线:通过提高环境中的温度和引起水分蒸发而致干燥作用,影响微生物的生长。此法多用于不适于高温的医疗器械的灭菌。⑤微波:通过分子间互相碰撞和摩擦,产生热量而灭菌。此法多用于食品、药品、非金属器械及餐具等的消毒。

(2)湿热灭菌法:这是利用水分子的热渗透作用进行灭菌的方法,常用以下方法。①煮沸消毒法:将物品置于水中加热至沸点(1个大气压、100℃),持续5~10分钟,可杀死除细菌芽胞外的多种病原生物。芽胞需煮沸1小时至数小时才死亡。如在水中加入2%碳酸钠,可提高沸点至105℃。此法多用于食物、饮用水、餐具等的消毒。②流通蒸汽灭菌法:利用100℃左右的水蒸气进行消毒。可使用流通蒸汽灭菌器或蒸笼,持续作用15~30分钟,可杀死细菌繁殖体,但不能杀死全部细菌芽胞。此方法主要用于食品、餐具等的消毒。③间歇灭菌法:将物品置于流通蒸汽灭菌器中,反复、间歇利用流通蒸汽,将复苏的细菌芽胞分批杀灭的灭菌方法。根据物品的耐热能力,加热至80~100℃,持续15~30分钟,可杀死细菌繁殖体。取出后置37℃温箱培养,次日同样处理。如此连续3次以上,可将物品上的微生物全部杀灭。此法适用于不耐高温的营养物(如血清培养基、某些药物)的灭菌。④高压蒸汽灭菌法:为实验室及生产中最常用的灭菌方法。利用密闭的耐压容器内蒸汽形成超过大气压的压力与高温进行灭菌的方法。通常使用高压蒸汽灭菌器,灭菌器内蒸汽压力可达103.46 kPa(相当于121.3℃),维持15~20分钟,可杀灭包括细菌芽胞在内的所有微生物。此法比干热的杀菌能力强,作用时间短,是因为菌体蛋白质在湿热中易于凝固;蒸汽中潜热的存在使物品的温度迅速提高;湿热的穿透力比干热大,可使物品深部也达到灭菌温度。适用于所有耐高温物品如基础培养基、生理盐水、手术器械、敷料和注射器等的灭菌。⑤巴氏消毒法:由巴斯德(Louis Pasteur)首创而得名,是利用较低的温度杀死液体中的一些特定病原体,又不损害其质量的消毒方法。将液体加热至61.1~62.8℃、30分钟或加热至71.7℃、15~30秒,可杀灭液体中的布鲁菌、沙门菌、结核分枝杆菌和溶血性链球菌等,但不能杀灭细菌芽胞。此法多用于一些饮品类(如酒类、牛乳等)和不耐高温的医疗器械如膀胱镜等的消毒。

2.辐射杀菌法 主要利用可见光、X射线、γ射线等对多种微生物进行杀灭。

(1)红外线与微波:红外线是指波长0.77~1 000μm的电磁波,在1~10μm波长段热效应最强,在其照射处能量被转换为热量,可影响微生物的生存。微波为波长1~1 000 mm的电磁波,可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷等物质,但不能穿透金属表面,也主要通过其热效应灭菌。这两者也可归为干热法。

(2)紫外线:波长240~300 nm的紫外线具有杀菌作用,其中波长265~266 nm处杀菌力最强,与核酸吸收光谱范围相一致。细胞吸收紫外线后,DNA的同一条链上相邻的两个胸腺嘧啶分子通过各自的5和6位碳原子相互连接起来,形成1个四碳环(环丁烷环)结构的二聚体,导致细胞死亡。紫外线也可使RNA形成尿嘧啶二聚体,并使核酸与蛋白质交联。紫外线对细菌、真菌、病毒、立克次体、螺旋体、原虫等多种病原生物有杀灭作用,但紫外线的能量低、穿透力弱,玻璃、纸、塑料薄膜、尘埃和水蒸气等都对其有阻挡作用,因此主要用于医院病房、手术室、无菌车间、实验室等处室内空气及物品表面的消毒。

(3)电离辐射:高能电磁波、X射线、γ射线、α射线和β射线的波长更短,有足够的能量使受照射分子逐出电子而使之电离,故称为电离辐射。电离辐射具有能量大、穿透力强、不需加热、方法简便、不污染环境、无残留毒性等优点。现多用于中西药物、医疗器材的消毒灭菌,特别适用于一次性使用的医药制品、精密器械、移植用的组织和用于埋植的人工器官等物品的消毒灭菌。

3.其他方法

(1)滤过除菌法:这是用滤器去除气体或液体中微生物的方法,常用的滤器有硅藻土滤器、蔡氏滤器、玻璃滤器、膜滤器。其原理是利用滤器孔径的大小来阻截液体、气体中的微生物。此法主要用于不能用其他方法处理的物品如抗生素、维生素、酶等药液,以及血清、毒素、空气等的除菌。

(2)干燥与低温:干燥可使生物细胞脱水、代谢受阻。干燥法常用于保存食物、药物,降低食物、药物中的含水量直至干燥,可有效抑制其中微生物的繁殖,防止腐败变质。低温可杀灭一些寄生虫如囊尾蚴,但许多病原生物(如细菌)耐低温,仅使代谢减慢,生长繁殖受到抑制,当温度升至适宜范围时则能恢复生长繁殖。因此,低温可用于保存食物、药物、菌种等。

(3)臭氧消毒法:臭氧灭菌灯内装有1~4支臭氧发生管,在电场作用下将空气中的氧气转换成高纯臭氧。臭氧主要依其强大的氧化作用杀菌。

(二)化学控制方法

化学控制方法是指用化学制剂来杀死或抑制病原生物生长繁殖的方法,按应用目的不同而分为化学消毒剂和化学治疗剂,此处仅简介常用化学消毒剂。(https://www.daowen.com)

1.常用化学消毒剂 其种类、作用特点及用途见表8-5。

表8-5 常用化学消毒剂、防腐剂的种类、作用特点及用途

图示

(续表)

图示

2.化学消毒剂的作用机制

(1)破坏病原生物的细胞壁、细胞膜:如表面活性剂可使G-菌的细胞壁解聚;酚类及醇类可导致微生物细胞膜结构紊乱并干扰其正常功能,使其小分子代谢物质溢出胞外。

(2)引起细胞蛋白质变性或凝固:如乙醇可引起菌体蛋白质构型改变而扰乱多肽链的折叠方式,造成蛋白质变性。

(3)改变核酸结构、抑制核酸合成:部分醛类、染料和烷化剂通过影响核酸的生物合成和功能而发挥杀菌、抑菌作用。如甲醛可与生物细胞核酸碱基环上的氨基结合;环氧乙烷能使微生物核酸碱基环发生烷基化。

3.影响消毒与灭菌效果的因素 影响消毒灭菌效果的因素很多,应用时需予以考虑。

(1)病原生物的种类、生活状态与数量:不同种类病原生物对各种消毒灭菌方法的敏感性不同,如寄生虫虫卵在70℃、30分钟可被杀死;细菌繁殖体、真菌在湿热80℃、5~10分钟可被杀死;HBV85℃、60分钟才能杀灭。芽胞对理化因素的耐受力远大于繁殖体,炭疽芽胞杆菌繁殖体在80℃只能耐受2~3分钟,但其芽胞在湿热120℃、10分钟才能被杀灭。

(2)消毒灭菌的方法、强度及作用时间:不同消毒灭菌方法对病原生物的作用也有差异,如干燥痰液中的结核分枝杆菌经70%乙醇处理30秒即死亡,而在0.1%苯扎溴铵中可长时间存活。同一种消毒灭菌方法的不同强度可产生不同的效果,如甲型肝炎病毒在56℃、30分钟仍可存活,但在煮沸后1分钟即失去传染性;大多数消毒剂在高浓度时起杀菌作用,低浓度时则只有抑菌作用,但醇类例外,70%~75%乙醇消毒效果最好。同一种消毒灭菌方法,在一定条件作用下,时间越长则效果也越好。

(3)被消毒物品的性状:在消毒灭菌时,被处理物品的性质可影响灭菌效果,如煮沸消毒金属制品,15分钟即可达到消毒效果,而处理衣物则需30分钟。物品的体积过大、包装过严也会妨碍其内部的消毒。物品的表面状况对消毒灭菌效果亦有影响,如环氧乙烷880 mg/L,30℃、3分钟可完全杀灭布片上的细菌芽胞;但对玻璃上的细菌芽胞,同样条件处理4小时也达不到灭菌目的。

(4)消毒环境:有机物如蛋白质可使得混于其中的微生物对理化消毒灭菌方法的抵抗力增强,环境中温度、湿度及酸碱度可影响消毒灭菌的效果。如温度的升高可提高消毒剂的消毒能力,空气湿度可影响紫外线的消毒效果,醛类、季铵盐类表面活性剂在碱性环境中杀灭微生物效果较好,酚类和次氯酸盐类则在酸性条件下杀灭微生物的作用较强。