低温等离子消毒机理及应用技术

低温等离子消毒机理及应用技术 医疗用品常用的消毒灭菌方法有很多种，其中最常用的是 真空热消毒、环氧乙烷消毒、巴斯德消毒和辐射灭菌等。对一些 热敏的、不耐潮湿和高温的器具和材料，既要快速灭菌，又要去 热原，环氧乙烷化学消毒法颇为适用，但该法存在着消毒周期长 (近二十小 时) ，有毒性 (E 由可使人体基因产生突变，是一级致癌 物质) ，不利于 环保(EtO 的稀释物氟利昂破坏臭氧层)等诸多缺点； 辐射消毒灭菌又只能在少数专业辐照机构中进行。本文介绍一 个新的消毒方法等离子体消毒技术。由于该技术具有快速、 清洁、无毒的优越性，正逐步教医疗部门所接受。 1等离子体及其消毒机理 所谓等离子体是游离于固态、液态和气态以外的一种新的 物态体系，人们通常称之为第四态。它是一种高度的电离气体云， 等离子最典型的现象就是北极光。温度很低，且有辉光的等离子 体含有带电粒子(电子、离子)和不带电粒子(分子、激发态原子、 亚稳态原子、自由基)以及紫外线、7 射线，B 射线等。根据不同 的存在环境，即电磁场强度和干扰，等离子云的组成可有所区别。 等离子体是由某些气体或气态物质在强电磁场作用下，形成气 体电晕放电，气体电离而产生。如用过氧化氢作为产生离子云的 活性主体，过氧化氢先处于初始态，当对其加一定强度的电场时， 电子从某些原子中剥离出来，导致粒子冲电过程加速。当剥离的 电子与原子重新组合时或者当激活原子中的电子从高能态转 到 低能态时，就产生了辉光。在等离子云中分子产生碰撞，过氧化 氢转变成过氧化氢自由基和羟自由基、水和氧。而原子氧、自由 基等活性物质易与细菌体内蛋白质和核酸发生反应，扰乱微生 物的生存功能。且在等离子体产生过程中，由于辉光放电，可放 出大量紫外线，这种高能紫外线光子亦起到杀菌作用。此过程可 用反应方程式描述如下： H2o2一 HO+HO (1) HO+ H2O2一 H2O+HO2 (2) H2O2H2O2 (3) H2O2一 H2O2+可见光及或紫外光(4) HO+HO一 H2O +O (5) HO+OH+ O2 (6) HO+HO2一 H2O +O2 (7) 水分子也有如下作用： H2O 一 H+HO (8) HO+HO 一 HO2+H (9) 其中：HO：氢氧自由基 HO2：过氧化氢自由基 H2O2：激发态的过氧化氢分子 O：活化的氧原子 H：活化的 氢原子 2等离子消毒方法 将准备消毒的医疗器械放人塑料容器或搪瓷盘中，置于消 毒室内，单独插入的原料盒将 ltzO2 喷人消毒室，抽真空达 0013133KPa，O2 在消毒室内进行汽化，随后，载入射频(RF) ， O2 衍生出等离子，它能干预和破坏微生物的生成功能，一旦 RF 能源停止工作，等离子气就转换成无害的水汽和氧气。经过约十 次消毒循环，完成整个消毒。整个消毒循环过程是在干燥状态下 进行的，温度不超过 50，是一种适用于大部分材料(尤其对热 和潮气敏感的医疗和手术器材)的理想技术，这种技术对操作人 员和病人的健康无害，也不污染环境。 3消毒试验 使许多医疗器械或器材人为地受到细菌孢子的污染，然后 加以包装，利用等离子消毒系统进行消毒，根据 PaulT，Jacob8 博士提供的试验数据和生产厂家提供的试验数据表明，在氧化 性气体等离子体中，含有高能粒子和活性自由基，可与细菌体内 蛋白质和核酸发生反应，能够摧毁广谱微生物，包括革兰氏阴性 和阳性、无性细菌、分枝细菌、酵母菌、真菌、亲脂性和亲水性病 毒以及嗜氧和厌氧细菌孢子等。Boucher 还把某些醛类化合物气 化加入载气流中，以氧气、氩气、氦气混合气体进入消毒室，以 增加杀菌效果。研究表明，混合气体的消毒效果比单一中性气体 效果更好，以早醛、丁二醛、戊二醛效果最佳。丙二醛、羟基已醛 和苯甲醛次之，甲醛和氢气混合无明显增效。这说明混合的气体 也是有选择性的。 4等离子体消毒装置 等离子发生装置可有不同的激发种类，如高频电磁场、激光、 微波。而等离子云的活性气体可是卤素气体、氮气、氧气等，还 可将消毒液汽化后加载气体混和成混合气体用以产生等离子云。 目前较典型的系统是通过射频电磁场激发过氧化氢气体，原理 如图 1。等离子体的产生和浓度与放电真空度及输入功率正相关， 所以需先将灭菌腔体抽真空，再将过氧化氢汽化喷人消毒室，由 于消毒室已抽为高真空，过氧化氢气雾即充分扩散开来，这一过 程中，过氧化氢已有对微生物致死作用。保持腔内一定的真空度， 加入射频电场，即发生辉光放电。过氧化氢衍生出等离子体对腔 内物品进行消毒。最终等离子气转换成无害的水汽和氧气。且只 需不到一小时的消毒时间，即可达到满意效果。 5 结束语 自 1972 年在低温环境下产生等离子技技术监测细胞的分泌 活动的必要条件是囊泡必须能发射荧光。当囊泡本身没有荧光 时，必须对囊泡进行荧光标记。标记方法有：免疫荧光标记、荧光 染料标记和通过基因转染方法的 CFP 标记。分泌时囊泡与细胞 膜的融合导致细胞膜表面积和膜电容的增加。细胞膜电容的检 测通常采用 I)C+正弦 电压信号分析法。一般地，当膜电阻月 1C42 时，主要考虑 串联电导对膜电容的影响。用电化学技术检 测细胞分泌的必要条件是囊泡释放的物质必须容易在电极被氧 化电化学检测通常采用恒电位技术，它具有很高的时间分辨 率对电流峰进行积分即可估算出囊泡中激素或递质的含量。 上述三种实时检测技术各有优缺点。三种技术的联合运用已成 为一种发展趋势。例如膜电容监测技术检测的是整个细胞膜电 容 的净变化，受胞吞的干扰；而电化学技术检测的是局部囊泡释放 的递质的量，不受胞吞的影响；两者具有很强的互补性。术的发 现，开刨了一个低温消毒的新领域，这方面的开发及应用逐渐