陳明，付釗，馮毅，高晉梅，張發(fā)勇，郭亞秋，魏曉翠，馬寧(通信作者)， 李岱岳(通信作者)

1 河北省藥品醫(yī)療器械檢驗(yàn)研究院 (河北石家莊 050024)；2 河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 (河北石家莊 050018)；3 河北省藥品職業(yè)化檢查員總隊(duì) (河北石家莊 050024)；4 河北省藥品審評中心 (河北石家莊 050024)

人體接觸到外部的細(xì)菌、病毒時(shí)容易引起感染[1]，尤其在醫(yī)療行業(yè)，大部分醫(yī)療器械和防護(hù)用品都與人體直接接觸，如果防護(hù)不當(dāng)，可能會(huì)造成大規(guī)模的病毒感染，從而對患者和醫(yī)護(hù)工作者的生命安全造成影響。為解決這一問題，醫(yī)療防護(hù)用品在生產(chǎn)完成后都要經(jīng)過滅菌處理，從而達(dá)到“無菌水平”。所謂無菌，是指醫(yī)療防護(hù)用品上無微生物存活的狀態(tài)，但這是一種理想狀態(tài)下的絕對情況，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，用于確定無菌的具體量化要求而定義的無菌保證水平為不超過10-6[2]。其中，醫(yī)用一次性防護(hù)服最常用的滅菌方式為環(huán)氧乙烷滅菌和輻照滅菌。

2019年12月，新型冠狀病毒肺炎疫情在武漢暴發(fā)并蔓延至全國，疫情防控初期，醫(yī)用一次性防護(hù)服一度出現(xiàn)嚴(yán)重短缺的狀況。傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷滅菌技術(shù)需要7～14 d的解析時(shí)間，無法滿足防護(hù)服的需求量。針對此現(xiàn)象，國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控醫(yī)療物資保障組印發(fā)《醫(yī)用一次性防護(hù)服輻照滅菌應(yīng)急規(guī)范(臨時(shí))》，2020年2月12日，采用該標(biāo)準(zhǔn)的首批輻照滅菌醫(yī)用一次性防護(hù)服完成滅菌工藝，開始為抗擊疫情發(fā)揮作用。與環(huán)氧乙烷滅菌相比，輻照滅菌的解析時(shí)間僅需1 d，大大縮短了出廠時(shí)間，提高了醫(yī)療防護(hù)用品的供應(yīng)保障效率。

輻照滅菌技術(shù)主要是利用電磁射線，通過加速電子照射物料殺死其中的微生物。在適宜的劑量下，物料的溫度在輻照處理過程中升高的幅度很??；輻照滅菌技術(shù)的輻照劑量是比較均勻的，而且輻照強(qiáng)度也易于控制。常用的輻照滅菌技術(shù)包括60Co輻照和電子束輻照兩種。

60Co輻照滅菌是利用輻射源60Co放出的射線輻射微生物，使其生理結(jié)構(gòu)遭到破壞進(jìn)而達(dá)到殺菌的目的[3]，其原理主要是輻照的能量大于分子鍵能，由鈷源產(chǎn)生的γ射線或電子加速器產(chǎn)生的電子束，甚至X線，可作用于微生物，使其分子電離，化學(xué)鍵斷裂，直接或間接破壞核糖核酸、酶，使微生物失去合成蛋白質(zhì)的能力，進(jìn)而使細(xì)胞死亡，從而起到滅菌的作用[4]。電子束輻照滅菌是利用高能電子加速器產(chǎn)生的高能電子束激發(fā)電子的直接作用和-H自由基、-OH自由基的生成，從而破壞微生物的蛋白質(zhì)、核酸核糖、酶等結(jié)構(gòu)，達(dá)到滅菌的效果[5-6]。與傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷滅菌相比，輻照滅菌的優(yōu)點(diǎn)主要包括滅菌時(shí)間較短、效率較高、滅菌后無化學(xué)殘留、可以立即使用、滅菌徹底、無污染、操作簡便、節(jié)約能源等[7-8]。在全球范圍內(nèi)，輻照滅菌技術(shù)早已在醫(yī)療用品的消毒滅菌過程中得到廣泛應(yīng)用。疫情暴發(fā)之前，我國并未使用輻照滅菌技術(shù)對醫(yī)用一次性防護(hù)用品進(jìn)行滅菌，主要原因?yàn)樵摷夹g(shù)成本較高，但在應(yīng)對突發(fā)緊急狀況時(shí)，輻照滅菌發(fā)揮了巨大的作用。需要注意的是，經(jīng)輻照滅菌后的醫(yī)用一次性防護(hù)服材料是否受損，仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究。

本研究首先對A企業(yè)的醫(yī)用一次性防護(hù)服滅菌前后的斷裂強(qiáng)力進(jìn)行了比較，從而確定了輻照滅菌技術(shù)對醫(yī)用一次性防護(hù)服材料性能的影響情況；其次，參照GB 19082-2009[9]《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》，對B企業(yè)經(jīng)不同輻照劑量滅菌后的醫(yī)用一次性防護(hù)服的液體阻隔性能(抗?jié)B水性、透濕量、抗合成血液穿透性、表面抗?jié)裥浴嗔褟?qiáng)力、斷裂伸長率、過濾效率、抗靜電性)和滅菌效果進(jìn)行測定，從而確定輻照劑量對防護(hù)服性能的影響及更適合國標(biāo)要求的輻照劑量。

1 材料與儀器

A企業(yè)提供的醫(yī)用一次性防護(hù)服包括兩批材料，均為部分采用電子束輻照滅菌，部分未滅菌；B企業(yè)提供的醫(yī)用一次性防護(hù)服采用不同劑量電子束進(jìn)行輻照滅菌。

所用儀器包括：靜水壓測試儀及其配件，SDLATLAS，M018；電子天平，梅特勒-托利多，BP210S；恒溫恒濕箱，美墨爾特，ICH-110；數(shù)字壓力表，康斯特，ConST211；織物表面抗?jié)裥栽囼?yàn)儀，山東紡織儀器所，LFY-214；萬能拉力試驗(yàn)機(jī)，英斯特朗，3365；自動(dòng)濾料儀，美國TSI，8130-1；滾筒摩擦機(jī)，山東紡織儀器所，LFY-403A；織物摩擦帶電荷量測試儀，山東紡織儀器所，LFY-403。

2 方法

2.1 輻照滅菌前后斷裂強(qiáng)力的變化情況

對A企業(yè)的兩批醫(yī)用一次性防護(hù)服經(jīng)20 kGy的輻照滅菌前后的斷裂強(qiáng)力分別進(jìn)行同批次間比較，為減少因輻照不均產(chǎn)生的誤差，每批進(jìn)行5次平行試驗(yàn)。

2.2 輻照滅菌對物理性能的影響測試

對B企業(yè)的同批次醫(yī)用一次性防護(hù)服分別施加4～25 kGy的輻照劑量，并進(jìn)行下列測試，從而確定隨著輻照劑量的變化醫(yī)用一次性防護(hù)服物理性能的變化情況，得到最佳的輻照劑量范圍。

2.2.1抗?jié)B水性試驗(yàn)

抗?jié)B水性試驗(yàn)參照GB/T 4744-1997 《紡織織物 抗?jié)B水性測定 靜水壓試驗(yàn)》[10]中規(guī)定的靜水壓試驗(yàn)進(jìn)行：在溫度(20±2)℃、濕度(65%±4%)條件下調(diào)濕樣品，擦凈夾持裝置表面的試驗(yàn)用水，夾持調(diào)濕后的試樣，使試樣正面與水接觸；夾持試樣，確保在測試開始前試驗(yàn)用水不會(huì)因受壓而透過試樣；以(6.0±0.3)kPa/min[即(60±3)cmH2O)]的上升速率對試樣施加持續(xù)遞增的水壓，記錄試樣上第3處水珠出現(xiàn)時(shí)的靜水壓值；如果第3處水珠出現(xiàn)在夾持裝置的邊緣，且導(dǎo)致第3處水珠的靜水壓值低于同一樣品其他試樣的最低值，則剔除此數(shù)據(jù)，增補(bǔ)試樣另行試驗(yàn)，直到獲得正常試驗(yàn)結(jié)果為止。

2.2.2透濕量試驗(yàn)

透濕量試驗(yàn)參照GB/T 12704-1991《織物透濕量測定方法 透濕杯法》[11]中規(guī)定的吸濕法進(jìn)行：向清潔、干燥的透濕杯內(nèi)裝入無水氯化鈣，并使無水氯化鈣成一平面，裝填高度為距試樣下表面位置3～4 mm；將試樣測試面朝上放置在透濕杯上，裝上墊圈和壓環(huán)，旋上螺帽，再用乙烯膠粘帶從側(cè)面封住壓環(huán)、墊圈和透濕杯，組成試驗(yàn)組合體；迅速將試驗(yàn)組合體水平放置在已達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)條件的試驗(yàn)箱里，經(jīng)過0.5 h平衡后取出，迅速蓋上杯蓋，放在20 ℃左右的硅膠干燥器中平衡30 min，按編號(hào)逐一稱量得到吸濕前樣重m1；除去杯蓋，迅速將試驗(yàn)組合體放入試驗(yàn)箱內(nèi)，經(jīng)過1 h試驗(yàn)后取出，迅速蓋上杯蓋，放在20 ℃左右的硅膠干燥器中平衡30 min，按編號(hào)逐一稱量得到吸濕后的樣重m2。

2.2.3抗合成血液穿透性試驗(yàn)

在每個(gè)防護(hù)服樣品上隨機(jī)裁取75 mm×75 mm的試驗(yàn)樣品，將試驗(yàn)品水平放置在試驗(yàn)臺(tái)上，防護(hù)服材料正常外表面面向試驗(yàn)槽放入槽內(nèi)；以垂直方向?qū)⒋┩冈囼?yàn)槽裝入試驗(yàn)儀器中，排放閥向下，將穿透試驗(yàn)槽的螺釘慢慢擰至13.5 N·m，關(guān)閉排放閥，用注射器將50 ml的合成血液緩慢從上部注入穿透試驗(yàn)槽內(nèi)，觀察5 min，若未穿透，逐漸加壓至1.75 kPa，并保持壓力5 min。

2.2.4表面抗?jié)裥栽囼?yàn)

在溫度(20±2)℃、濕度(65%±3%)條件下調(diào)濕樣品24 h，從織物的不同部位至少取3塊試樣，每塊試樣尺寸至少為180 mm×180 mm，在(20±2)℃、(65%±3%)條件下調(diào)濕樣品4 h，用夾持器夾緊試樣，放在支座上，試驗(yàn)時(shí)試樣正面朝上；將250 ml試驗(yàn)用水迅速而平穩(wěn)地倒入漏斗，持續(xù)噴淋25～30 s，噴淋停止后，立即將夾有試樣的夾持器拿開，使織物正面向下幾乎成水平，然后對著一個(gè)固體硬物輕輕敲打一下夾持器，水平旋轉(zhuǎn)夾持器180°后再輕輕敲打夾持器一下，敲打結(jié)束后觀察試樣正面濕潤程度。

2.2.5斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率試驗(yàn)

斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率試驗(yàn)參照GB/T 3923.1-1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定 條樣法》[12]規(guī)定的樣條法進(jìn)行：在溫度(20±2)℃、濕度(65%±4%)條件下調(diào)濕樣品，從每一個(gè)試驗(yàn)室樣品剪取兩組試樣，一組為徑向或縱向試樣，另一組為緯向或橫向試樣，每組試樣至少應(yīng)包括5塊試樣，每塊試樣的有效寬度應(yīng)為50 mm，長度應(yīng)能滿足200 mm；對斷裂伸長率小于或等于75%的織物，隔距長度為(200±1)mm；對斷裂伸長率>75%的織物，隔距長度為(100±1)mm，根據(jù)織物的斷裂伸長或伸長率，設(shè)定拉伸速度；在鐵鉗中心位置夾持試樣，以保證拉力中心線通過鐵鉗的中點(diǎn)；開啟試驗(yàn)儀，拉伸試樣至斷脫，記錄斷裂強(qiáng)力(單位：N)、斷裂伸長率(單位：%)，如果試樣在鉗口處滑移不對稱或滑移量大于2 mm時(shí)，舍棄試驗(yàn)結(jié)果。

2.2.6過濾效率試驗(yàn)

過濾效率是指防護(hù)服關(guān)鍵部位材料及接縫處對非油性顆粒的過濾效率，應(yīng)使用在相對溫度(25±5)℃、濕度(30%±10%)環(huán)境中的氯化鈉氣溶膠或類似的固體氣溶膠進(jìn)行試驗(yàn)；空氣流量設(shè)為(15±2)L/min，氣流通過的截面積為100 cm2。

2.2.7抗靜電性試驗(yàn)

抗靜電性試驗(yàn)參照GB/T 12703-1991《紡織品靜電測試方法》[13]規(guī)定的紡織品靜電測試方法進(jìn)行：在溫度(20±2)℃、濕度(35±5)%、風(fēng)速0.1 m/s以下的環(huán)境中，將試樣在模擬穿用狀態(tài)下(扣上紐扣或拉鏈)放入摩擦裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)15 min；運(yùn)轉(zhuǎn)完畢后取出試樣(需戴絕緣手套)投到法蘭第筒，注意操作過程中試樣應(yīng)距離法蘭第筒以外的物體300 mm以上；用法蘭第筒測出試樣的帶電量；重復(fù)5次操作，每次操作后靜置10 min，并用消電器對試樣及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)布進(jìn)行消電處理。

2.3 不同輻照劑量對滅菌效果的影響

按照HQB/GC J/S101-2020《快速檢測生物指示物實(shí)驗(yàn)室方法》對A企業(yè)的同批次經(jīng)4～25 kGy輻照處理的醫(yī)用一次性防護(hù)服進(jìn)行測定，從而確定隨著輻照劑量的變化微生物指示物的變化情況，以確定最佳輻照劑量范圍。

首先，在無菌條件下，無菌操作取出已滅菌的生物指示劑菌條2個(gè)，分別用無菌鑷放入2支TSB培養(yǎng)基試管中，蓋蓋密封，另取未滅菌的生物指示劑菌條1個(gè)，同法操作，作為陽性對照；其次，將加入生物指示劑菌條的培養(yǎng)基試管放入33 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 d；最后，觀察結(jié)果，如果加入已滅菌的菌條培養(yǎng)基狀態(tài)未發(fā)生變化，表明結(jié)果為陰性，如果培養(yǎng)基渾濁、顏色變黃或未變色，表明結(jié)果為陽性，同時(shí)陽性對照的培養(yǎng)基渾濁、顏色變黃或未變色證明試驗(yàn)有效。

3 結(jié)果

3.1 輻照滅菌前后斷裂強(qiáng)力的變化

由圖1和圖2的結(jié)果可知，A企業(yè)的兩批產(chǎn)品在10次試驗(yàn)中，滅菌前后的斷裂強(qiáng)力均>45 N，符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是與滅菌前的斷裂強(qiáng)力相比，大部分樣品滅菌后都出現(xiàn)了斷裂強(qiáng)力下降的現(xiàn)象。批次1樣品滅菌前的斷裂強(qiáng)力在63.0～72.0 N之間，滅菌后斷裂強(qiáng)力的范圍為53.4～63.8 N；批次2樣品滅菌前的斷裂強(qiáng)力在60.0～69.5 N之間，滅菌后斷裂強(qiáng)力的范圍為50.5～60.6 N。這一結(jié)果說明，經(jīng)輻照滅菌后醫(yī)用一次性防護(hù)服斷裂強(qiáng)力降低，對防護(hù)服的質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響，但下降范圍在10 N左右，均在可接受的范圍之內(nèi)。

圖1 批次1樣品輻照滅菌前后的斷裂強(qiáng)力

圖2 批次2樣品輻照滅菌前后的斷裂強(qiáng)力

3.2 輻照滅菌劑量對防護(hù)服性能的影響

3.2.1抗?jié)B水性

GB/T 4744-1997規(guī)定，靜水壓試驗(yàn)中織物關(guān)鍵部位所能承受的靜水壓應(yīng)≥1.67 kPa。本研究結(jié)果顯示，在4～25 kGy的輻照劑量范圍內(nèi)，醫(yī)用一次性防護(hù)服的靜水壓值均遠(yuǎn)高于1.67 kPa，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靜水壓值，經(jīng)輻照滅菌后防護(hù)的抗?jié)B水性符合要求，因測試數(shù)據(jù)偏大，均超過標(biāo)準(zhǔn)要求的15倍，故輻照滅菌劑量對抗?jié)B水性的影響可忽略不計(jì)，見表1。

3.2.2透濕量

GB/T 12704-1991規(guī)定，吸濕法試驗(yàn)中織物的透濕量應(yīng)≥2 500 g/(m2·d)。本研究結(jié)果顯示，在4～25 kGy的輻照劑量范圍內(nèi)，醫(yī)用一次性防護(hù)服的透濕量在2 600～3 300 g/(m2·d)之間，均>2 500 g/(m2·d)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且無明顯變化趨勢，輻照劑量對透濕量的影響較小，見表1。

3.2.3抗合成血液穿透性及表面抗?jié)裥?/p>

GB 19082-2009規(guī)定，抗合成血液穿透性應(yīng)不低于標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)中的2級(jí)要求，即1.75 kPa，表面抗?jié)裥詰?yīng)不低于防護(hù)服外側(cè)沾水等級(jí)的3級(jí)要求。本研究結(jié)果顯示，在4～25 kGy的輻照劑量范圍內(nèi)，醫(yī)用一次性防護(hù)服的抗合成血液穿透性以及表面抗?jié)裥跃蠘?biāo)準(zhǔn)要求，見表1。

3.2.4斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率

GB/T3923.1-1997規(guī)定，樣條法試驗(yàn)中織物關(guān)鍵部位的斷裂強(qiáng)力應(yīng)≥45 N，斷裂伸長率應(yīng)≥15%。本研究結(jié)果顯示，醫(yī)用一次性防護(hù)服用品的徑向斷裂強(qiáng)力在91.2～113.4 N之間，緯向斷裂強(qiáng)力在65.3～91.7 N之間，均高于國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的45 N。劑量為4～8kGy的樣品徑向斷裂伸長率在123.6%～126.4%之間，緯向斷裂伸長率在118.7～126.8%之間，劑量為8kGy以上的樣品徑向、緯向斷裂伸長率均超出測量范圍(128.0%)，見表1。

由圖3可知，在輻照劑量為4～25 kGy的范圍內(nèi)，隨著輻照劑量的增加，醫(yī)用一次性防護(hù)服的徑向及緯向斷裂強(qiáng)力整體呈現(xiàn)下降趨勢，但是下降幅度不大，試驗(yàn)過程中斷裂強(qiáng)力出現(xiàn)波動(dòng)可能是因?yàn)椴牧喜痪鶆蚣拜椪詹痪鶆蛩?。因此，輻照劑量對醫(yī)用一次性防護(hù)服的斷裂強(qiáng)力產(chǎn)生了一定影響，從圖中下降趨勢可以看出，斷裂強(qiáng)力整體大概下降10 N左右，但均未低于國家標(biāo)準(zhǔn)的最低要求45 N。

圖3 輻照劑量對防護(hù)服斷裂強(qiáng)力的影響

3.2.5過濾效率

GB 19082-2009規(guī)定，防護(hù)服關(guān)鍵部位材料及接縫處對非油性顆粒的過濾效率應(yīng)>70%。本研究結(jié)果顯示，關(guān)鍵部位的過濾效率均>99.3%，接縫處的過濾效率均>99.1%，因此，經(jīng)輻照滅菌后，醫(yī)用一次性防護(hù)服均達(dá)到了較好的過濾效率，且無明顯變化，見表1。

3.2.6抗靜電性

GB/T 12703-1991規(guī)定，紡織品靜電測試中織物帶電量應(yīng)≤0.6。本研究結(jié)果顯示，輻照劑量從4～18 kGy不斷增加的過程中，樣品的帶電量出現(xiàn)了上升的趨勢，但是在輻照劑量達(dá)到18 kGy之后，帶電量不再繼續(xù)上升，并且出現(xiàn)了下降的趨勢，所以輻照劑量在4～25 kGy的范圍內(nèi)時(shí)，樣品帶電量呈現(xiàn)出來先上升后下降的趨勢，輻照劑量的變化對醫(yī)用一次性防護(hù)服的抗靜電性產(chǎn)生了一定影響，但并未超出國家標(biāo)準(zhǔn)所要求的帶電量，見表1。

表1 輻照滅菌對醫(yī)用一次性防護(hù)服物理性能及滅菌效果的影響

3.2.7無菌

表1中快速檢測微生物指示物的結(jié)果表明，在輻照劑量為4～8kGy時(shí)，檢測結(jié)果呈陽性，說明8 kGy以下的輻照劑量不足以殺滅微生物，無法滿足醫(yī)用一次性防護(hù)服的滅菌要求，輻照劑量在12～25 kGy范圍時(shí)，檢測結(jié)果呈陰性，可以用于防護(hù)服的滅菌。

4 討論

本研究結(jié)果表明，與滅菌前相比，輻照滅菌后A企業(yè)的醫(yī)用一次性防護(hù)服的斷裂強(qiáng)力下降了10 N左右。在4～25 kGy輻照劑量范圍內(nèi)，B企業(yè)的醫(yī)用一次性防護(hù)服的物理性能中的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求：抗?jié)B水性及斷裂伸長率測試結(jié)果均滿足并遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求，輻照劑量對其影響可忽略不計(jì)；抗合成血液穿透性及表面抗?jié)裥詾橥ㄟ^性測試，全部滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，輻照劑量對其影響可忽略不計(jì)；過濾效率普遍表現(xiàn)好，未因輻照劑量的增加而受影響；隨著輻照劑量的增加，帶電量出現(xiàn)上升趨勢，抗靜電性降低，斷裂強(qiáng)力呈現(xiàn)下降的趨勢，輻照劑量在12～25 kGy時(shí)，微生物指示物檢測指標(biāo)合格，滅菌效果較好。因此，在控制好劑量的情況下，輻照滅菌后的醫(yī)用一次性防護(hù)服各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但是其物理性能，尤其是斷裂強(qiáng)度，會(huì)因輻照劑量增加明顯下降，這主要是因?yàn)槲覈壳暗姆雷o(hù)服材料基本采用聚丙烯無紡布為主，其耐輻照性能較差，老化降解情況嚴(yán)重。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)的環(huán)氧乙烷滅菌方式，輻照滅菌具有快速高效的優(yōu)勢，但是受材料、成本等條件制約，要將輻照技術(shù)轉(zhuǎn)化為醫(yī)用一次性防護(hù)服等醫(yī)用產(chǎn)品的常態(tài)化滅菌方式還面臨很多挑戰(zhàn)。