預防冠狀病毒感染的消毒方法及其特點

耿榮華 吳秀萍 張敬霞 李鵬飛 曲 芬*

近年來，新出現的病原體如嚴重急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)冠狀病毒(SARS-Cov)、中東呼吸綜合征(middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)和2019新型冠狀病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)均屬于冠狀病毒家族成員，并與人類感染相關，以新出現、傳播快而引起全球高度重視。2020年1月12日世界衛生組織以2019-nCoV[1]而命名，其主要是通過呼吸道飛沫和接觸傳播，氣溶膠和消化道等傳播途徑也不能除外的多途徑傳播而難以控制[2]引起大范圍流行。由于其治療方法有限，使人類對其的襲擊顯得力不從心，引發了越來越多的關注。環境及相關環節的清潔與消毒是預防醫療相關感染的關鍵[3]。如何有效的去污、消毒和滅菌是有效應對預防病原傳播與擴散的重要內容，鑒于2019-nCoV的消殺研究內容有限，本研究就2019-nCoV的消毒與滅菌的問題進行綜述。

1 冠狀病毒的特點

冠狀病毒科(Coronaviridae)冠狀病毒屬(Coronavirus)，冠狀病毒結構特點為具有外套膜(envelope)的正鏈單股RNA病毒，包膜上存在的棘突與病毒與細胞的粘附有關，病毒粒子囊膜由雙層脂質組成，是化學消毒劑的主要作用部位，故對乙醚、氯仿和其他脂溶劑敏感，SARS病毒和2019-nCoV均為親脂病毒，因此其對消毒劑的抗力比較弱，對熱力、紫外線和中低效消毒劑均很敏感[4-5]。

冠狀病毒的無害化處理包括：①防腐劑(Antiseptics)，應用于活體組織消毒的化合物；②消毒(Disinfection)，將處理過產品上的微生物降低到不能引起感染水平的化合物或方法；③滅菌(Sterilization)，將處理過產品上無任何微生物的程序和方法，即被嚴密監測、驗證所有形式的微生物產物無存活的過程。

2 冠狀病毒的有效消毒方法

2.1 物理滅菌法

2.1.1 高溫滅菌

冠狀病毒是包膜病毒，通常在環境中較脆弱，但包膜病毒在35 ℃環境條件下可延長存活[6]。冠狀病毒不耐熱喜干燥，在20 ℃及40%相對濕度條件下48 h仍存活，而在30 ℃及80%相對濕度條件下僅存活8 h[2]。相似的研究顯示，冠狀病毒在22～25 ℃和40%～50%的相對濕度條件(即典型的空調環境)下，病毒在干燥物體表面上存活時間＞5 d；而溫度和相對濕度的提高(如38 ℃和相對濕度＞95%)的條件下，病毒活力迅速喪失，意味低溫、低濕環境有利于冠狀病毒生存，可以理解冠狀病毒感染在我國的冬季發生，而熱帶地區的亞洲國家(如馬來西亞、印度尼西亞、泰國等)很少發生冠狀病毒的流行爆發[7]。

通過測試在Vero E6細胞的培養上清液中冠狀病毒的感染性，觀察不同溫度和時間的病毒成活率；在56 ℃條件下，病毒載量減少4 log10需要25 min；溫度升高至65 ℃，病毒感染性下降僅需1 min；相反，在25 ℃環境下2 h仍觀察到病毒的存活，其結果為實驗室建立針對冠狀病毒試驗的生物安全措施提供了依據。實驗室診斷過程既要使病毒失去活力又要保持病毒的核酸不被破壞，通常滅活病毒的標準程序是65 ℃時15 min或56 ℃時30 min以上足以滅活樣本中的病原[6]。軍事醫學科學院在P3實驗室觀察冠狀病毒滅火的有效性，將SARS病毒培養的上清液(106 TCID50)分裝到10 ml離心管中，然后分別放入56 ℃和70 ℃水浴中，間隔一定時間以后，取樣0.5 ml，接種VERO-E6細胞，觀察感染性，結果發現，56 ℃加熱30 min、70 ℃加熱15 min后，SARS-CoV細胞培養檢測，均不能檢出有活病毒[8]。

2.1.2 高壓蒸汽滅菌

高溫高壓是最可靠最徹底且應用最普遍的滅菌方法，使用壓力飽和蒸汽能快速將能量傳遞給滅菌物品，使微生物蛋白質快速變性和凝固。保證蒸汽滅菌有效的3個關鍵參數是：物品暴露于飽和蒸汽的時間，以及作用的溫度和相對濕度。溫度僅下降1.7 ℃(3°F)需要增加物品48%的滅菌時間，通常蒸汽滅菌條件是121 ℃時作用15 min。在滅菌之前，清洗以去除有機物、蛋白和脂肪，確保物品的清潔和干燥，然后包裹和包裝(或放在容器內)，包裝袋應允許蒸汽或氣體滲透入包裹內，并能保護滅菌后的物品防止再污染[9]。常用于制備培養基、生理鹽水、手術器械及敷料等耐濕和耐高溫物品的滅菌；所有污物及醫療垃圾均應高壓滅菌無害化處理，需監測高壓滅菌的質量標準以確保滅菌的有效性[10]。

高壓蒸汽滅菌的優點：費用較低、無毒及效果可靠，且蒸汽可滲透纖維織物。注意事項：①滅菌之前應確保物品外表的清潔和干燥，包裝袋內容不可太緊，應允許蒸汽或氣體滲透入包裹內；②易燃、易爆物品禁用高壓蒸汽滅菌；③銳性器械，如刀、剪不宜用此法滅菌；④應由受過培訓并獲得資質證書的專人負責，每次滅菌前檢查安全閥的性能，以防壓力過高發生爆炸。

2.1.3 低溫滅菌

環氧乙烷氣體。溫度和(或)壓力敏感的物品傳統用環氧乙烷滅菌。環氧乙烷可以通過烷基化過程滅活所有微生物，在37 ℃培養4 h自動讀取，顏色變化與介質生長引起的pH值變化有關，持續作用96 h內即可出現。環氧乙烷滅菌的過程開始通過添加氮氣除去空氣或真空密室，然后物品暴露于環氧乙烷55 ℃(130°F)。使用環氧乙烷滅菌時，必須控制6個相互依存的參數：即氣體濃度、真空、壓力、溫度、相對濕度和作用時間[11]。臨床中應用的一些精密儀器和設備有時無法接受高壓蒸汽滅菌，而應用環氧乙烷滅菌器，則可以彌補這種不足。環氧乙烷滅菌器的一個顯著應用優勢是適宜應用在不耐高溫、不耐濕的醫療器械和物品的滅菌中[12]。

低溫滅菌的優點：環氧乙烷屬于高效消毒劑，對金屬不腐蝕，無殘留氣味，穿透力強，常將其用于皮革、塑料、醫療器械以及醫療用品包裝后進行消毒或滅菌，且對大多數物品無損害，對紙張色彩無影響，常被用于書籍、文字檔案材料的消毒。

低溫滅菌的缺點：①有作用的部分僅在滅菌器的表面，不能達到包裹內部；②環氧乙烷有易燃、易爆及對實驗動物致癌的特性，故操作需要特別注意安全；③環氧乙烷消毒的物品必須加氣約12 h以移除殘余氣體，全部過程需要16 h以上。

2.1.4 等離子體滅菌

低溫等離子體產生在一個封閉的腔室中，室內具有深度真空、電磁場和化學前體(過氧化氫或過氧化氫和過氧乙酸的混合物)，其產生的自由基、化學前體和紫外輻射成為快速破壞繁殖期微生物的有效成分。美國官方分析化學師協會的滅菌檢測表明,過氧化氫等離子低溫滅菌劑能夠滲透一些細小的夾縫裂隙,殺死位于管腔、有孔瓷器和打結絲線上的芽胞。用過氧化氫等離子低溫滅菌器滅菌留成的樣品經3個月、6個月及12個月行生物學監測培養均為陰性，是一種快速、高效的滅菌儀器[13]。

等離子體滅菌的缺點：①材料吸收過多的過氧化氫(如纖維素和一些尼龍如連接器、電纜和絕緣體)，催化分解過氧化氫的材料(如電氣電線、焊料和外科器械的銅和鎳合金)與過氧化氫起反應的材料(如有機染料和內窺鏡設備的有機硫化物固體潤滑劑)不能用低溫等離子滅菌；②需要運行裝置的包裝盒和特殊的非棉布包裝費用相對昂貴。

2.2 化學滅菌法

2.2.1 過氧化氫

過氧化氫是一種強氧化劑，用于高效消毒和滅菌。過氧化氫可產生破壞性羥自由基，攻擊細胞膜脂、DNA和其他的細胞成分。過氧化氫蒸汽對表面干燥的不同結構病毒包括冠狀病毒、杯狀病毒、流感病毒及腺病毒均具有殺滅作用，可用于病毒污染表面的消毒[14]。美國食品藥品監督管理局(Food Drug Administration，FDA)批準的7.5%過氧化氫，或者與過氧乙酸合用，用于處理重復使用的醫療和齒科設備的液體滅菌劑和高效消毒劑，霧化的過氧化氫也可用于血漿滅菌[15]。對清潔和環境消毒應選擇次氯酸鈉、酒精、酚類化合物、季銨化合物和過氧化合物，適合用作環境的消毒劑。使用環境消毒劑時，應認真遵守稀釋比例，接觸時間和制造商規定的警告[16]。

過氧化氫的優點：①過氧化氫可促進儀器設備上有機物質的清除；②對人體具有較低的毒性，分解為氧氣和水，對環境也較安全；③過氧化氫既無致癌性也無致突變性。

過氧化氫的缺點：過氧化氫易受到加熱或酶(觸酶和過氧化氫酶類)破壞，并對銅、鋅及黃銅有腐蝕性。

2.2.2 過氧乙酸

過氧乙酸是一種比過氧化氫更有效的滅菌劑，通過強大的氧化作用使酶失去活性及改變細胞內的pH值，而損傷微生物或造成微生物死亡。體外研究顯示，過氧乙酸滅菌活性最強，可通過浸泡、噴灑及噴霧擦拭等多種方式對物品進行消毒。研究觀察用過氧乙酸霧化法滅活實驗室設備上的病毒，配比為過氧乙酸/過氧化氫(5.8%/27.5%，2 ml/m3)在水中稀釋以達到70%的相對濕度，并在95 m3配備設備的實驗單元噴灑，蒸發液滴＜10 mm。高載量病毒包被在磨砂玻璃載體上，在實驗室的不同位置均暴露于過氧乙酸霧氣中。實驗室經過霧化60 min并通風后，在任何載體上均未檢測到殘留病毒，12個月內消毒10次以上，未發現電器、電子設備損壞或功能損害[17]。過氧乙酸與紫外線組合使用可作為代替氯氣進行生菜洗滌的評價[18]。

過氧乙酸的優點：高效、速效、無殘留毒性等，由于過氧乙酸在空氣中具有較強的揮發性，對空氣進行殺菌、消毒具有良好的效果，且價格便宜。

過氧乙酸的缺點：①過氧乙酸可腐蝕鋼、鍍鋅鐵銅，黃銅和青銅，不能用于對金屬器械的消毒；②可侵蝕天然和合成橡膠等材料，濃縮溶液能嚴重損傷眼睛和皮膚；③不可用于地面消毒，過氧乙酸對大理石和水磨石等材料地面有明顯損壞作用，切忌用其水溶液擦拭地面；④操作時應戴橡膠手套。

2.2.3 次氯酸鈉

次氯酸鹽是應用最廣泛的消毒劑，84消毒液和部分漂白劑里面的主要活性成分為次氯酸鈉。漂白劑通常為5.25%次氯酸鈉或者52 500 ppm有效氯，須在使用時配制。次氯酸鹽的抗病毒機制依賴于Cl-產生HOCl的有效性，各種氯化合物水溶液釋放出最有可能的活性化合物次氯酸，能夠抑制細胞內關鍵的酶促反應和使蛋白質變性[19]。降低pH值、溫度升高或者濃度增加均可增強其抗微生物效應。次氯酸鹽可以作為高效消毒劑(用作特定的次等關鍵設備，如牙科設備和心肺復蘇培訓的人體模型)、中效消毒劑(如血液透析設備)和低效消毒劑(如環境表面和水療池)的消毒處理，也可用于飲用水、游泳池和廢水的氯化，家用漂白劑還可用來消毒桌面和實驗室溢出物。血漬和其他有機物可滅活氯而影響消毒效果，建議應用前清洗物表[20]。家用進行抗冠狀病毒效果研究顯示，僅0.5%次氯酸鈉達不到消毒標準，而加入著色劑(一種佐劑)的0.5%次氯酸鈉可使病毒完全失活(log10降低≥4.5 log10)，表明著色劑可與氯消毒劑配伍使用，滅毒效果好且無不良影響[21]。此外，次氯酸鈉配備的家用消毒劑或防腐劑，含有0.05%的三氯生，0.12%的PCMX，0.21%次氯酸鈉，0.23%松油或0.10%四元化合物，79%乙醇，接觸作用30 s的時間，病毒全部被殺滅。表明家用消毒劑和防腐劑對滅活冠狀病毒有效，提示在病毒感染的疫情中可作為家用消毒劑和防腐劑，以防止或減少人與人之間通過表面傳播的可能性[22]。0.1%次氯酸鈉與2%濃度2-苯甲基氯酚具有更強的消毒作用，不足2 min就能完全滅活病毒復制，并破壞病毒基因組；特別是0.1%次氯酸鈉顯示出更快速的作用，作用1 min，SARS-CoV、流感病毒及RSV均無法復制，基因組完全破壞。該結果通過電子顯微鏡觀察得到進一步確認，其病毒結構似乎完全被破壞[23]。

次氯酸鈉的優點：具有起效快、不著色、不易燃以及廉價。

次氯酸鈉的缺點：具有腐蝕性、能夠使有機物失活和不穩定性；氯氣吸入可刺激呼吸道，引起咳嗽、呼吸困難、肺水腫或化學性肺炎。

2.2.4 酚類消毒劑

三種酚類(包括o-苯基酚、o-芐基-p-氯酚、p-三戊酚)最常用作消毒劑組分。將洗滌劑添加到基本配方中，可形成具有良好的清潔、溶解蛋白和消毒產品，煤酚皂溶液又稱來蘇。較高濃度酚類作用可穿透并破壞細菌細胞壁，使細胞蛋白凝結；較低濃度酚類使細胞酶系統失活，引起細胞基本代謝物滲漏。2%～5%濃度酚類對病毒具有滅活作用，推薦用于醫院環境消毒。實驗顯示，應用苯酚消毒劑可使病毒載量顯著降低，但核酸擴增仍然可檢測到，提示酚類消毒劑對病毒的抑制而非殺滅作用[24]。從具有苯酚功能的香葉基中衍生出來的天竺葵基化黃酮類化合物，對冠狀病毒的致病靶點有明顯的抑制作用，且呈劑量依賴性，有開發潛力[25]。

酚類消毒劑的缺點：①酚類消毒劑具有一定的毒性和不良氣味；②不可直接用于黏膜消毒，具有明顯刺激性；②可被橡膠和塑料吸收，使其變脆變硬，留下殘膜于皮膚和組織；③盡管各種化合物存在差異，廢水中酚類降解率低于其他殺菌劑，使其應用受到限制。

2.2.5 碘伏消毒劑

碘伏基本上已經代替了碘和酊劑水溶液作為防腐劑。碘伏是一種化學混合物，將碘與聚乙烯吡咯烷酮(povidone，PVP)碘(又稱聚維酮碘)或者羧乙基化非離子洗滌劑(poloxamers，泊洛沙姆)類似的載體混合物，逐漸釋放少量的游離碘以殺滅微生物。聚維酮碘是最常用的碘伏，其制品通常含1%～10%聚乙烯吡咯烷酮碘，等同于0.1%～1.0%的有效碘，活性成分是游離的分子碘(I2)。依據游離碘濃度和其他因素，碘伏具有廣譜的殺微生物活性，廣泛應用于皮膚、黏膜和外科傷口及漱口液的滅菌，作用15 s足以殺滅冠狀病毒[26]。含有碘的不同制劑包括擦洗劑、漱口液等，用于不同環境下的消毒，作用2 min可消除冠狀病毒的感染性，與70%的乙醇效果相當，明顯好于紫外線照射15 min的效果，可用于預防冠狀病毒感染的傳播[27]。

碘伏消毒劑缺點：①用碘或碘伏溶液處理的身體表面可以吸收游離碘，甲狀腺功能亢進癥和其他甲狀腺功能紊亂是含碘制劑使用的禁忌癥；②碘伏既不能應用于孕婦和哺乳期婦女，也不能應用于新生兒和胎兒；③由于已經觀察到嚴重的局部和全身的過敏反應，碘伏和碘不能應用于對這些制劑過敏的患者；④有機物(如血液)存在時，碘伏抗微生物效應降低。

2.2.6 醇類化合物

醇類化合物主要是乙醇(ethanol)和異丙醇(isopropanol)，可使脂包膜病毒如冠狀病毒失活，作用機理是醇類使蛋白質(如酶蛋白)凝固(變性)，損害特殊的細胞功能[28]。乙醇和異丙醇在適當濃度下具有抗病毒作用，有水存在時活性增強，最理想的濃度是60%～90%。70%和90%乙醇和40%～60%異丙醇對病毒的殺滅效果最好，在1 min的短時間接觸即可殺滅99%的病毒；在40%～60%濃度范圍內，對環境物表消毒異丙醇比乙醇效果更好。通過計算病毒降低log10的系數，定量法檢測不銹鋼物表殺菌劑對2種替代冠狀病毒的殺滅效果，發現接觸時間1 min后，僅70%乙醇可使2種冠狀病毒的感染性降低3 log10，明顯高于1∶100次氯酸鈉、鄰苯二甲醛和鄰苯苯酚，建議謹慎選擇殺菌劑，以確保其對嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒有效[29]。Ansaldi等[30]在實驗室內研究了紫外線對SARS-CoV、甲型流感病毒與呼吸道合胞病毒的滅活效果，將試驗用的病毒懸液暴露于紫外線(40 mW/cm2)下，分別作用30 s、1 min、2 min、5 min、15 min和30 min，然后測定殘留的病毒滴度，并進行核酸PCR定性測定。結果發現，作用2 min即可破壞病毒的核酸，使病毒失去全部活性。

醇類化合物的優點：①乙醇和異丙醇既適合儀器設備消毒，又適合皮膚防腐的諸多特性，是醫療機構最常用作物體表面的消毒劑和防腐劑。醇類溶液起效快(15～30 s)、皮膚毒性低、無污染且不引起過敏；②酒精易蒸發，適用于大多數消毒和防腐程序，其局部應用時，完整皮膚和肺部對酒精的吸收量低于人體中毒水平[31]；③與水相比，醇類表面張力低，具有更好的保濕性和去油活性。

醇類化合物的缺點：①酒精類防腐劑反復使用可引起皮膚干燥和皮膚刺激，常加用潤滑劑減少副作用；②醇類易燃(應該考慮其燃點)，因此不能應用于大表面，尤其在密閉及通風不好的地方；③醇類不能滲入富含蛋白質的物質，因此用酒精噴霧或擦拭時如果未事先進行清潔，不能用于血液或者其他體液污染物體表面的消毒。

2.2.7 戊二醛

戊二醛主要通過其2個活潑的醛基來殺滅微生物，其活性受pH值、溫度、戊二醛的使用濃度、無機離子的存在以及溶液配制的時間影響，2%戊二醛標準溶液，用緩沖液調節到pH7.5～8.5之間，具有殺滅病毒活性，作用30～60 min使多種病毒均減少到測量不到的水平[32]。在酸性條件下，提高溫度可產生更多的自由醛基，從而提高其生物學活性。戊二醛制劑最常用作醫療儀器設備如內窺鏡、透析系統以及麻醉和呼吸治療設備等的消毒[33]。我國《消毒技術規范》(2017版)建議，使用2%戊二醛，在堿性環境中，將潔凈后的內窺鏡置于消毒液中，作用時間分別為支氣管鏡消毒浸泡20 min以上；其他內窺鏡在100 min以上，結核桿菌、其他分枝桿菌等特殊感染患者使用后的內窺鏡需浸泡45 min，滅菌需浸泡10 h[34]。

戊二醛的缺點：①戊二醛具有辛辣和刺激性氣味，蒸發的氣體對眼睛、喉嚨和鼻子產生刺激作用；②暴露于戊二醛的健康護理人員可發生過敏性接觸性皮炎、哮喘、鼻炎和鼻出血；③易在內窺鏡及清洗消毒設備上形成硬結物質。

2.2.8 鄰苯二甲醛

鄰苯二甲醛(o-phthalaldehyde，OPA)是FDA和其他國家組織機構推薦0.55%OPA溶液為高效消毒劑。通常在20℃條件下使用沖洗浸泡，不同國家或地區對推薦0.55%OPA溶液設置了不同的暴露時間：美國12 min，加拿大10 min，歐洲、亞洲、拉丁美洲和我國5 min[35]。如0.53%鄰苯二甲醛消毒液用于胃鏡消毒時，5 min即可達到高水平消毒[34]。

OPA的優點：①OPA貯存和重復使用以及在較廣泛的pH值3～9范圍穩定性更好；②OPA揮發性較小，幾乎無任何氣味。

OPA的缺點：①OPA可使蛋白質、皮膚、衣服和儀器染色；②OPA蒸汽可刺激呼吸道和眼睛，因此OPA操作必須遵守嚴格的安全預防措施，如手套、防液體服和防護眼鏡，必須在密封蓋子的容器里儲存。

3 展望

COVID-19作為嚴重威脅人類健康的新發傳染病，病原可以在空氣和污水中存活數小時至數日不等，防腐、清洗、消毒及滅菌的過程監測是冠狀病毒感染控制程序的重要部分，而訓練有素的人員，醫務人員應用的到位程度也存在諸多障礙[36]；根據消毒方法及醫療應用的重要性與危險程度擇優選用，不僅需要對方法性能的廣泛了解，也需要應用效果的監測監督，有效預防以減少冠狀病毒的感染與傳播[37-38]。然而，SARS-CoV-2本身結構特征和致病性特點還需要進一步研究，以便不斷明確其預防的機制與有效性。未來SARS-CoV-2或許將與人類長期共存，在不同的個體也會表現出不同的治病效果。因此，預防與消毒措施的長期應用必將是一個常態化工作，故針對冠狀病毒的消毒方法及特點能夠對其預防有所幫助。