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用理化方法殺死一定物質中的微生物的微生物學基本技術。滅菌的徹底程度受滅菌時間與滅菌劑強度的制約。微生物對滅菌劑的抵抗力取決於原始存在的群體密度、菌種或環境賦予菌種的抵抗力。滅菌是獲得純培養的必要條件,也是食品工業和醫藥領域中必需的技術。

1定義

滅菌(Sterilization)是指用物理或化學的方法殺滅全部微生物,包括致病和非致病微生物以及芽孢,使之達到無菌保障水平。經過滅菌處理后,未被污染的物品,稱無菌物品。經過滅菌處理后,未被污染的區域,稱為無菌區域。
《醫院感染管理辦法(衛生部令第48號)》(2006)
第七章 附則
第三十六條 本辦法中下列用語的含義:
(五)滅菌:殺滅或者消除傳播媒介上的一切微生物,包括致病微生物和非致病微生物,也包括細菌芽胞和真菌孢子。
同時,滅菌可以看成是一個過程,所以在《GBT19974-2005 醫療保健產品滅菌 滅菌因子的特性及醫療器械滅菌工藝的設定、確認和常規控制的通用要求》中有如下定義:
3.25 滅菌 sterilization 用來使產品無存活微生物的過程

2微生物

微生物對滅菌劑的抵抗力取決於原始存在的群體密度、菌種或環境賦予菌種的抵抗力。滅菌是獲得純培養的必要條件,也是食品工業和醫藥領域中必需的技術。
將培養基、發酵設備或其他目標物中所有微生物的營養細胞及其芽胞(或孢子)殺滅或去除,從而達到無菌的過程。

3滅菌原則

方法的選擇
根據物品污染后導致感染的風險高低選擇相應的消毒或滅菌方法:
1)高危險度物品,應採用滅菌的方法處理;
2)中危險度物品,應採用達到中水平消毒以上效果的消毒方法;
3)低危險度物品,宜採用低水平消毒方法,或做清潔處理;遇有病原微生物污染時,針對所污染的病原微生物種類選擇有效的消毒方法
根據物品上污染微生物的種類、數量選擇消毒或滅菌的方法:
1) 對收到致病菌芽孢、真菌孢子、分枝桿菌和經學傳播病原體污染的物品,應採用高水平消毒或滅菌;
2)對受到真菌、親水病毒、螺旋體、支原體、衣原體等病原微生物污染的物品,應採取中水平以上的消毒方法;
3)對受到一般細菌和親脂病毒等污染的物品,應採用達到中水平或低水平的消毒方法;
4)殺滅被有機物保護的微生物時,應加大消毒劑的使用劑量和/或延長消毒時間;
5)消毒物品上微生物污染特別嚴重時,應加大消毒劑的使用劑量和/或延長消毒時間;
熱滅菌法
熱滅菌法利用高溫使微生物細胞內的一切蛋白質變性,酶活性消失,致使細胞死亡。通常有乾熱、濕熱和間歇加熱滅菌等法。
濕熱滅菌
以沸水、蒸氣和蒸氣加壓滅菌。巴氏滅菌法就是濕熱滅菌,此法有兩種方式,①低溫長時間處理:在61.7~62.8℃下處理30分鐘;②高溫短時間處理:在71.6℃或略高溫度下處理15分鐘。在上述諸法中,以蒸氣加壓滅菌效果最好,可用常壓蒸氣滅菌,也可在高壓蒸氣鍋中(一般使用1千克/厘米2)滅菌,其蒸氣溫度可達121℃,能將耐熱的芽孢在30分鐘內全部殺死。但對某些易被高壓破壞的物質,如某些糖或有機含氮化合物,宜在0.6千克/厘米2壓力下(110℃)滅菌15~30分鐘。
輻射滅菌
輻射滅菌在一定條件下利用射線進行滅菌的方法。較常用的有紫外線,其他還有電離輻射(射線加快中子等)。波長在25000~80000納米之間的激光也有強烈的殺菌能力,以波長26500納米最有效。輻射滅菌法僅限於某一定材料,因所需設備複雜,難於廣泛使用。
化學試劑滅菌
大多數化學藥劑在低濃度下起抑菌作用,高濃度下起殺菌作用。常用5%石炭酸、70%乙醇和乙二醇等。化學滅菌劑必須有揮發性,以便清除滅菌后材料上殘餘的藥物。

4具體操作

加熱滅菌
使用加熱滅菌法,在溫度和壓力等規定的滅菌條件下,要達到一定的加熱時間,因滅菌物品的性質、滅菌容器的容積大小各異,所以,滅菌時間是從容器內全部達到規定的溫度時開始計算。
1、火焰滅菌法,是利用火焰加熱殺滅微生物的一種方法。
本辦法以燃氣為主,用於磁製與金屬制口及在火焰中不會破損的物品。加熱時間通常在噴燈或酒精的火焰中加熱秒以上。
2、乾熱滅菌法,是利用乾熱空氣加熱殺滅微生物的一種方法。
本辦法以燃氣為主,用於磁製、金屬制若干物品,纖維制物品,礦物油、脂肪、脂肪油、試驗藥物、固態的醫藥品等耐高溫的物品;利用燃氣和電能直接加熱空氣,將加熱的空氣進行循環,保持乾燥與高溫狀態。通常,在以下幾種條件下進行滅菌。
135℃~145℃ 3~5小時;160℃~170℃ 2~4小時;180℃~200℃ 0.5~1小時;200℃以上0.5小時以上。在密封容器中裝入醫藥品、水溶液等,這些物品屬耐高溫的物品,可用134℃~138℃的熱空氣,加熱3分鐘以上進行滅菌。
3、高壓蒸氣滅菌法,是利用適當溫度和壓力的飽和水蒸氣加熱殺滅微生物的一種方法。本辦法以燃氣為熱源,用於磁製、金屬制、橡膠制、紙制、纖維制的物品、水、培養基、試驗藥品、試驗液體和液態醫藥品等的滅菌,總之,用於耐高溫高壓水蒸氣的物品。為確實達到滅菌,滅菌容器中的原有空氣在操作中要從排氣中排除,進行滅菌時,高壓蒸氣必須飽滿。通常可在以下條件下進行滅菌。
115℃(0.7kg/cm²)30分鐘;121℃(1.0kg/cm²)20分鐘;126℃(1.4kg/cm²)15分鐘。
4、流通蒸氣滅菌法,利用直接加熱的流通水蒸氣殺滅微生物的方法。
本辦法以燃氣作為熱源,對磁製、金屬制、橡膠制、纖維制的物品、水、培養基、試驗藥品、試驗液和液狀的醫藥品等進行滅菌。用乾熱滅菌法或高壓蒸氣滅菌法,物品有變質的危險,所以在100℃流通水蒸氣中滅菌需30~60分鐘。
5、煮沸滅菌法,利用沉沒在沸騰水中加熱殺滅微生物的一種方法。
本辦法以燃氣為能源,對磁製、金屬制、橡膠制、纖維制的物品、水、培養基、試驗藥品、試驗液體、液狀的醫藥品等進行滅菌,用乾熱滅菌法和高壓蒸氣滅菌法進行滅菌的物品有變質的危險。所以為增加殺菌效果,可以在沸騰水中加入1—2%的碳酸氫鈉。將物品沉入沸騰水中進行滅菌時,煮沸時間應在15分鐘以上。
6、間歇滅菌法,是利用80℃~100℃水或流通水蒸氣,24小時為一周期,每隔30~60分鐘反覆加熱3—5回;用來殺滅微生物的一種主法。用60℃~80℃的水反覆加溫也是一種間歇式低溫滅菌方法。本辦法主要用於以橡膠為主的製品,培養基、試驗用藥品、液體和液態狀的醫藥等。
照射滅菌
1、放射線滅菌法,包括放射性同位素在內的,利用從放射源產生γ射線進行照射,是殺滅微生物的一種方法。本辦法,主要用於玻璃製品、磁製品、金屬製品、橡膠製品、塑料製品與纖維製品等耐受放射線照射的物品。通常使用的放射源有60CO、137C5等,根據進行滅菌物品的材質、性狀和污染狀況等,對照射的匯流排量進行調節,以達到滅菌的目地。
2、紫外線滅菌法,是利用照射紫外線殺滅微生物的一種方法。本辦法主要用於玻璃製品、金屬製品、橡膠製品、塑料製品和纖維製品等,還可用於設施、設備、水或醫藥品等,這些物品應對紫外線有良好的耐受性,通常,一般應用200—300nm的紫外線。
3、高頻滅菌法,是直接用照射高頻發熱殺滅微生物的一種方法。本辦法主要用於水、培養基、試驗液體和液狀的醫藥品等耐受高頻照射的物品。通常採用915或2450兆周的頻率。
無菌操作
將以上已經使用過的器具或材料在滅菌后,應在無菌箱或無菌設備內進行無菌操作。以上各種滅菌方法,主要用於醫藥品的調配、充填、密封等工藝性的操作,操作速度要快。
21世紀尖端科技300-600Mpa超高壓滅菌,國際公認的是該技術應用設備價格昂貴,中國主要靠進口,造成了超高壓技術的應用瓶頸。國內少有幾家企業在開始生產超高壓設備,預計2012年可打破進口價格昂貴的應用瓶頸!

5滅菌參數

滅菌設備的驗證是通過有關參數對滅菌方法進行可靠性驗證的。
1、D值
D值是指在一定溫度下,殺滅90%微生物(或殘存率為10%)所需的滅菌時間。在一定滅菌條件下,不同微生物具有不同的D值;同一微生物在不同滅菌條件下,D值亦不相同。因此D值隨微生物的種類、環境和滅菌溫度變化而異。
2、Z值
Z值是指滅菌時間減少到原來的1/10所需升高的溫度或在相同滅菌時間內,殺滅99%的微生物所需提高的溫度。
3、F值
F值為在一定溫度(T)下,給定Z值所產生的滅菌效果與在參比溫度(T0)下給定Z值所產生的滅菌效果相同時,所相當的滅菌時間,以min為單位。F值常用於乾熱滅菌。
4、F0值
F0值為一定滅菌溫度(T)下,Z為10℃時所產生的滅菌效果與121℃,Z值為10℃所產生的滅菌效果相同時所相當的時間(min)。也就是說,不管溫度如何變化,t分鐘內的滅菌效果相當於在121℃下滅菌F0 分鐘的效果。F0僅應用於濕熱滅菌。

6乾熱滅菌

(1)干烤:利用干烤箱,加熱160~180℃2小時,可殺死一切微生物,包括芽胞菌。主要用於玻璃器皿、瓷器等的滅菌。
  (2)燒灼和焚燒:燒灼是直接用火焰殺死微生物,適用於微生物實驗室的接種針等不怕熱的金屬器材的滅菌。焚燒是徹底的消毒方法,但只限於處理廢棄的污染物品,如無用的衣物、紙張、垃圾等。焚燒應在專用的焚燒爐內進行。
  (3) 紅外線:紅外線輻射是一種0.77~1000微米波長的電磁波,有較好的熱效應,尤以1~10微米波長的熱效應最強。亦被認為一種乾熱滅菌。紅外線由紅外線燈泡產生,不需要經空氣傳導,所以加熱速度快,但熱效應只能在照射到的表面產生,因此不能使一個物體的前後左右均勻加熱。紅外線的殺菌作用與乾熱相似,利用紅外線烤箱滅菌的所需溫度和時間亦同於干烤。多用於醫療器械的滅菌。
  人受紅外線照射較長會感覺眼睛疲勞及頭疼;長期照射會造成眼內損傷。因此,工作人至少應戴能防紅外線傷害的防護鏡。
  (4)微波:微波是一種波長為1毫米到1米左右的電磁波,頻率較高,可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質,但不能穿透金屬表面。微波能使介質內雜亂無章的極性分子在微波場的作用下,按波的頻率往返運動,互相衝撞和磨擦而產生熱,介質的溫度可隨之升高,因而在較低的溫度下能起到消毒作用。一般認為其殺菌機理除熱效應以外,還有電磁共振效應,場致力效應等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ與915MHZ兩種。微波照射多用於食品加工。在醫院中可用於檢驗室用品、非金屬器械、無菌病室的食品食具、葯杯及其它用品的消毒。
  微波長期照射可引起眼睛的晶狀混濁、睾丸損傷和神經功能紊亂等全身性反應,因此必須關好門后才開始操作。

7濕熱滅菌

(1)煮沸法:煮沸100℃,5分鐘,能殺死一般細菌的繁殖體。許多芽胞需經煮潮5~6小時才死亡。水中加入2%碳酸鈉,可提高其沸點達105℃。既可促進芽胞的殺滅,又能防止金屬器皿生鏽。煮沸法可用於飲水和一般器械(刀剪、注射器等)的消毒。
  (2)流通蒸汽滅菌法:利用100℃左右的水蒸汽進行消毒,一般採用流通蒸汽滅菌器(其原理相當於中國的蒸籠),加熱15到39分鐘,可殺死細菌繁殖體。消毒物品的包裝不宜過大、過緊以利於蒸汽穿透。
  (3)間歇滅菌法:利用反覆多次的流通蒸汽,以達到滅菌的目的。一般用流通蒸汽滅菌器,100℃加熱15~30分鐘,可殺死其中的繁殖體;但芽胞尚有殘存。取出後放37℃孵箱過夜,使芽胞發育成繁殖體,次日再蒸一次,如此連續三次以上。本法適用於不耐高溫的營養物(如血清培養基)的滅菌。
  (4)巴氏消毒法(Pasteurization):利用熱力殺死液體中的病原菌或一般的雜菌,同時不致嚴重損害其質量的消耗方法。由巴斯德創用以消毒酒精類,故名。加溫61.1~62.8℃半小時,或71.7℃15~30秒鐘。常用於消毒牛奶和酒類等。
  (5)高壓蒸汽滅菌法:壓力蒸汽滅菌是在專門的壓力蒸汽滅菌器中進行的,是熱力滅菌中使用最普遍、效果最可靠的一種方法。其優點是穿透力強,滅菌效果可靠,能殺滅所有微生物。
  使用的壓力滅菌器可分為兩類:下排氣式壓力滅菌器和預真空壓力滅菌器。適用於耐高溫、耐水物品的滅菌。
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