ISO 47682023 塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的测量方法标准立项发展报告

塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的测量方法（ISO4768:2023）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementMethodofAnti-BiofilmActivityonPlasticandOtherNon-PorousSurfaces(ISO4768:2023)摘要生物膜（Biofilm）是微生物附着于材料表面并分泌胞外聚合物（EPS）所形成的群落结构，广泛存在于医疗设备、食品加工、供水系统及海洋工程等领域，是导致医院感染、产品腐败和设备损坏的重要原因。随着抗菌材料产业的快速发展，如何科学、统一地评价材料表面的抗生物膜活性，已成为标准化领域亟待解决的技术难题。ISO4768:2023《塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的测量方法》由国际标准化组织（ISO）于2023年7月18日正式发布，该标准系统规定了适用于塑料及其他非多孔材料表面的抗生物膜活性定量测试方法，填补了该领域长期缺乏国际统一检测标准的空白。本报告围绕该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业应用价值展开深入分析，重点介绍了标准的主要参与单位及技术贡献，并对该标准在未来医疗健康、食品工业、水处理等领域的推广应用前景进行了展望。关键词：抗生物膜活性；非多孔表面；抗菌性能测试；ISO4768；国际标准；生物膜定量分析；塑料表面一、引言1.1研究背景与立项必要性生物膜是微生物在自然界中最主要的生存形态。据美国国立卫生研究院（NIH）估计，约80%的人类微生物感染与生物膜形成相关。在医疗器械领域，中心静脉导管、导尿管、人工关节等植入物表面一旦形成生物膜，往往导致难以治愈的慢性感染，严重威胁患者生命健康。在食品加工行业中，不锈钢输送带和塑料切菜板表面的生物膜可成为食源性致病菌的持续污染源，引发食品安全事件。在水处理和海洋工程设施中，生物膜的形成加速了管道的生物腐蚀和生物淤积，造成巨大的经济损失和安全隐患。针对上述问题，近年来各类抗菌、抗生物膜功能材料不断涌现，然而由于缺乏统一、可比的抗生物膜活性测试方法，不同企业宣称的产品性能数据难以横向比较，严重制约了优质产品的市场推广与监管部门的有效监督。传统的抗菌测试标准（如ISO22196）主要针对浮游菌的抑菌效果，而生物膜状态下微生物的生理特性（如耐药性增强、基因表达改变）与浮游状态截然不同，因此有必要建立专门针对生物膜状态的评价方法体系。1.2标准基本信息ISO4768:2023《Measurementmethodofanti-biofilmactivityonplasticandothernon-poroussurfaces》由国际标准化组织（ISO）发布，标准代号为ISO4768，发布机构为ISO/TC61（塑料技术委员会）框架下的相关工作小组。该标准于2023年7月18日正式发布，标准状态为现行有效，分类号为塑料综合。这一标准的正式实施标志着全球范围内塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性评价进入有据可依的新阶段。二、标准编制历程2.1国际标准化组织技术归口ISO4768:2023由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）归口管理，具体技术工作由ISO/TC61（塑料技术委员会）承担。ISO/TC61负责塑料及其制品的标准化工作，下设多个分技术委员会（SC），其中SC6（老化、化学和环境影响）承担了本标准的研制任务。在标准的制定过程中，来自全球各国的材料科学家、微生物学家和标准化专家共同参与了技术讨论和试验验证工作，经过多轮工作组会议（WG会议）、委员会草案（CD）征询意见、国际标准草案（DIS）投票等程序，最终于2023年7月正式发布。2.2编制过程中的关键议题标准的编制过程中，专家工作组围绕以下几个关键议题进行了深入的讨论和验证。一是试验菌种的选择，经过反复比对和验证，最终确定了以铜绿假单胞菌（*Pseudomonasaeruginosa*）和大肠杆菌（*Escherichiacoli*）为代表菌种，辅以金黄色葡萄球菌（*Staphylococcusaureus*）等，以覆盖革兰氏阴性菌和阳性菌的不同生物膜形成特性。二是培养条件的标准化，工作组系统比较了不同培养基成分、培养温度和培养时间对生物膜形成量的影响，选取了统计学上更为稳定的培养温度和培养时间条件，确保试验结果具有良好的重复性和再现性。三是定量方法的统一，工作组对结晶紫染色法、活菌计数法和荧光染色法等主流定量手段进行了系统的比对研究，最终确定了以活菌计数法为仲裁方法、结晶紫染色法为辅助方法的双轨评价体系。三、标准核心技术内容3.1适用范围该标准适用于表面平整的塑料制品及其他非多孔材料（包括金属涂层表面、玻璃、陶瓷等）的抗生物膜活性评价。值得注意的是，标准明确规定不适用于多孔材料、纤维制品和粉末状材料的抗生物膜活性检测，因为此类材料表面复杂的几何结构会显著影响生物膜的附着和定量分析的准确性。这一适用范围界定为不同行业用户提供了清晰的操作指南，同时也为后续多孔材料抗生物膜评价标准的制定预留了空间。3.2试验原理与方法概述标准规定的试验方法在原理上遵循"培养-暴露-定量评价"的技术路径。首先，在受试材料表面接种一定浓度的标准菌悬液，在适宜条件下培养一定时间以促使生物膜形成；随后以标准方法评价材料表面的生物膜形成量，并与对照材料（无抗生物膜活性的标准材料）进行比较，从而计算抗生物膜活性率。标准详细规定了试验环境条件（温度、相对湿度）、菌液制备方法、接种量、培养时间、清洗程序、超声分离条件以及定量计数方法等具体操作参数，并给出了结果计算与表达的标准公式。3.3性能评价指标标准明确了抗生物膜活性的核心评价指标——抗生物膜活性率（R值），以百分比（%）表示，反映受试材料表面生物膜活菌数与对照材料表面活菌数相比的降低幅度。R值越大表明材料的抗生物膜能力越强。此外，标准还规定了试验报告应包含的关键信息要素，包括试验菌种及其标准编号、受试材料的材质和表面处理方式、培养条件和时间、对照材料信息、平行试验数据及统计分析结果等，以确保试验结果的完整性和可追溯性。这一完整的评价指标体系使不同实验室的测试数据具备了横向对比的基础。四、标准的行业意义与应用价值4.1填补国际标准空白，引领技术发展在ISO4768:2023发布之前，国际上尚无专门针对塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性测量方法的通用国际标准。ISO4768:2023的发布有效填补了这一空白，为科研机构、生产企业和第三方检测实验室提供了一个公认的、可操作的技术依据。该标准的实施不仅有助于规范和统一抗生物膜性能的评价手段，更将引导抗菌材料研发朝着更科学、更可量化的方向发展。4.2为产业应用提供技术支撑抗生物膜材料在医疗器械、食品包装、水处理设备、家用电器、公共设施等多个领域具有广阔的应用前景。ISO4768:2023的发布为相关产品的质量控制和性能宣称提供了统一的技术评价框架。企业可以依据该标准在产品研发阶段筛选高效配方、优化表面改性工艺，在质量控制阶段建立标准化的出厂检验流程，在市场推广阶段提供权威的第三方检测数据支撑产品宣传，从而有效减少因测试方法不一致带来的贸易技术壁垒。4.3助力监管与标准化管理对于市场监管部门而言，该标准的发布为准入审核和市场监督提供了明确的技术依据。通过统一测试方法和评价指标，监管部门可以更有效地识别夸大宣传的产品，保护消费者权益，维护公平竞争的市场秩序。同时，该标准的实施也将为后续制定相关产品标准、方法标准和限值标准奠定重要的技术基础。五、主要参与编制单位介绍5.1核心研制单位概况ISO4768:2023标准的研制汇聚了全球多个国家和地区的科研力量，其中日本的抗菌材料评价技术研究机构（AntimicrobialMaterialEvaluationTechnologyResearchInstitute,AMETRI）作为标准研制的核心参与单位之一，发挥了重要的技术支撑作用。AMETRI是一家专注于抗菌和抗生物膜材料评价技术研发的专业研究机构，长期致力于各类材料表面微生物学评价方法的研究，拥有先进的微生物实验室和材料表面分析平台。该机构在生物膜培养技术、活菌定量分析方法和抗菌材料性能评价方面积累了丰富的实践经验，参与了多项国际标准和行业标准的制修订工作，其研究成果在亚太地区乃至全球范围内具有广泛的学术影响力。5.2技术贡献AMETRI在ISO4768:2023标准研制过程中的技术贡献主要体现在以下几个方面：一是提出并系统验证了以聚碳酸酯膜为载体进行生物膜培养的标准化操作流程，有效解决了非多孔表面生物膜培养中接种物分布不均匀的技术难题；二是建立了活菌计数法与结晶紫染色法相结合的双通道定量评价方法，既保证了定量结果的准确性，又兼顾了操作效率和设备普及性；三是牵头组织了国际实验室间比对试验，来自6个国家的12个实验室参与了协同验证（collaborativetrial），试验结果表明该方法在相同实验室条件下的重复性（RSDr）和不同实验室间的再现性（RSDR）均满足精密度的要求，充分证明了该方法的可靠性和可推广性。5.3其他国际协作力量除AMETRI外，来自德国、美国、中国等国家的相关科研机构和标准化组织也积极参与了该标准的制定工作。德国莱布尼茨材料研究所（Leibniz-InstitutfürneueMaterialien）在生物膜微观结构与表面理化性质关联性方面提供了重要的基础研究数据；美国国家标准与技术研究院（NIST）在计量溯源和质量控制方面提供了技术支持；中国部分高校和科研院所也参与了标准草案的征求意见和试验验证工作，推动了该标准在全球范围内的适用性和认可度。六、标准发展趋势与展望6.1向多材料体系扩展随着材料科学的发展，多孔材料、水凝胶材料、纺织纤维等新型材料在抗菌领域的应用日益广泛，其表面特性与非多孔材料存在本质差异。未来标准体系将有望在ISO4768的基础上逐步拓展，建立覆盖多孔材料、纤维材料、粉末材料等的抗生物膜测试方法系列标准，形成完整的标准族。6.2与新型检测技术融合实时荧光定量PCR（qPCR）、激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）、微流控芯片技术等新型检测手段的发展，为生物膜定量分析提供了更高的灵敏度和更丰富的信息维度。未来ISO4768可能在修订中引入分子生物学定量方法和在线实时监测技术，使抗生物膜活性的评价从"终点法"走向"过程法"，从单一菌种走向混合菌种和真实环境模拟，进一步提升标准的科学性和适用性。6.3应用领域持续深化在医疗健康领域，随着植入性医疗器械和接触性医疗材料对抗感染性能要求的不断提高，基于ISO4768的方法将广泛应用于医疗器械生物学评价体系。在食品安全领域，食品接触材料及制品的抗生物膜性能评价有望成为强制性检测项目。在水处理和公共卫生产品领域，ISO4768所建立的评价方法也将与微生物风险评估方法相结合，为公共卫生安全提供更加全面的技术保障。七、结论ISO4768:2023《塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的测量方法》的发布是国际抗微生物材料标准化进程中的一个重要里程碑。该标准系统地规范了塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性的测试条件和评价方法，填补了该技术领域国际标准的空白。标准的实施将为抗菌材料研发、产品质量控制和市场监管提供统一的技术依据，有力地推动抗生物膜材料在医疗健康、食品安全、水处理等领域的规范应用。展望未来，随着生物膜研究技术的不断深入和相关产业需求的持续增长，ISO4768所确立的技术框架将不断丰富和完善，逐步扩展为覆盖多种材料类型和应用场景的标准族体系，为全球公共卫生安全和材料科学的发展提供更加坚实的标准化技术支撑。参考文献[1]ISO4768:2023,Measurementmethodofanti-biofilmactivityonplasticandothernon-poroussurfaces[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2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