1. 環氧乙烷滅菌的原理及應用

1.1 環氧乙烷（EO）的滅菌原理

環氧乙烷可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽胞、病毒和真菌孢子，是一種廣譜滅菌劑。一般認為是由于它能與微生物的蛋白質、DNA和RNA發生非特異性烷基化作用（non2specificalkylation）。

水溶液中的EO能與蛋白質上的游離羧基（COOH基(2NH2），硫氫基（2SH）和羥基（2OH）發生烷基化作用，取代不穩定的氫原子而形成帶有羥乙根（CH2CH2OH）的化合物，蛋白質上的基團被烷基化，使蛋白質失去了在基本代謝中需要的反應基，阻礙了細菌蛋白質正常的化學反應和新陳代謝，從而導致微生物死亡。

到目前為止，所有資料顯示EO殺菌作用是不可逆的，也就是說EO是殺菌劑（sterileagent）而不是消毒劑（disinfectant），而且根據各種臨床、科研結果顯示EO是所有化學消毒劑或滅菌劑中滅菌效果好的一種化學滅菌劑。

環氧乙烷能抑制一些微生物酶的活性，包括磷酸致活酶、肽酶、膽堿化酶和膽堿脂酶。環氧乙烷也和DNA、RNA發生烷基化作用而導致微生物的滅活。

1.2 EO滅菌的優缺點及臨床適用范圍

1.2.1 EO滅菌的優點

①可用于不耐高溫、不耐濕物品的滅菌。

②環氧乙烷被認為是一種滅菌效果好的化學滅菌劑，可殺滅所有微生物包括細菌芽胞。

③穿透性強，可用以各種難通透部位的滅菌如有些較細、較長的導管用其他低溫滅菌方法很難達到滅菌效果，而只能用EO或輻照。

④對物品損壞小，由于EO殺滅微生物是利用烷基化原理而非氧化過程，因此對物品損壞非常小，對不耐熱精密儀器滅菌有著非常廣泛的用途。

⑤滅菌時，可以用各種包裹材料包裹，便于儲存、運輸，打開包裹即可使用避免了交叉污染的危險。

⑥有標準的化學、生物監測手段，從而可以有效地控制滅菌質量，及時發現滅菌失敗的包裹。

⑦有響應的國標和行業標準及數十年的使用經驗，方案成熟。

1.2.2 EO滅菌的缺點

①整個滅菌循環時間較長，其原因是需較長時間通風解析以去除EO殘留；

②EO有毒，是可疑的致癌物，必須控制室內空氣中EO的濃度低于國家規定的標準；

③EO易燃易爆，儲存和滅菌時不能泄露，必須選擇安全的滅菌器，進行安全操作和儲存。

1.2.3 EO滅菌的應用范圍

EO在醫療器械和醫療品上有著廣泛的用途，常用于EO滅菌的

（1）醫療品有一次性使用醫用防護口罩， 一次性使用無菌注射器，一次性使用血路產品，一次性使用血漿分離杯， 一次性使用去白細胞濾器，一次性使用血漿袋， 一次性使用采血器， 一次性使用無菌導尿管， 一次性使用血液容器，一次性使用防護服 ，軟組織擴張器 ，醫用外科口罩，醫用脫脂棉， 植入式給藥裝置， 醫用輸液器， 醫用輸血器等。

（2）設備儀器包括：

①硬式和軟式內鏡：關節鏡、氣管鏡、膀胱鏡、胃鏡、腸鏡、縱隔鏡、眼底鏡、耳鏡、咽鏡、直腸鏡、前列腺切除器、胸腔鏡、尿道鏡。

②醫療設備：麻醉設備、人工腎、透熱設備、電線、表頭、心肺機、呼吸、治療設備、血透。

③儀器：電鉆、電燒器、電刀筆、牙鉆、顯微手術器械、神經刺激器、壓力計、外科手術器械、骨鉆、針頭、人工關節。

④橡膠制品：輸液器、導管、擴張器、引流管、氣管內插管、外科手套、被單。⑤塑料制品：氣道插管、擴引器、氣管內插管手套、起搏器、心瓣膜、噴霧器、培養皿、注射器。

⑥其他書、玩具、線形探條、探條、溫度計、縫線。

因此環氧乙烷過去、今后和將來仍將是一種主要的低溫滅菌方法。

2. 環氧乙烷的監測

2.1 生物指示劑監測環氧乙烷滅菌效果

2.1.1 生物指示劑監測

環氧乙烷滅菌效果監測方法是伴隨著滅菌方法的產生和發展而出現的保證措施，它能夠把滅菌效果客觀地呈現在我們的視覺面前。美國藥典第17 版首先記載了用細菌芽胞作為環氧乙烷和熱力滅菌的生物監測指標，并出現了生物指示劑（ biological indicator）這一學術專用名詞。美國藥典第21 版全面規范了多種滅菌因子的生物指示劑，其中就包括了用于環氧乙烷滅菌效果監測的枯草桿菌黑色變種芽胞ATCC9372 株，我國原衛生部2017年版《消毒技術規范》中也作了明確規定。

2.1.2 生物指示劑規定標準

生物指示劑是用活的細菌芽胞制成，其抗力具有代表性，均大于或等于各種致病微生物。用生物指示劑來證明滅菌物品內微生物是否全部死亡，因而是判斷滅菌是否合格的直接指標。美國醫療器械使用促進會（AAMI）和我國《消毒技術規范》中關于環氧乙烷滅菌生物指示劑規定標準如下：在環氧乙烷濃度（600 ±30）mg/ L ，滅菌溫度（54 ±2） ℃，相對濕度（RH）60 % ±10 % ，染菌量（CFU/ 片）均為5 ×105～5 ×106 條件下，采用枯草桿菌黑色變種芽胞ATCC9372 生物指示劑，其存活時間≥7.8 min ，殺滅時間≤58 min ，D 值為2.6～5.8 min 2 。

2.1.3 監測方法

將生物指示劑（目前已經有生產廠家生產自含式生物指示劑）放于滅菌器日常物品中央，一個滅菌周期過后，將生物指示劑取出，進行培養。由于生物指示劑是用活的微生物制成，培養時應設陰性、陽性對照。培養結果若為無菌生長，說明滅菌成功。

2.2 化學指示劑及物理監測環氧乙烷滅菌效果

化學指示劑監測：日常監測可用化學指示劑。它具有使用方便，能及時判定滅菌合格與否等優點，故已成為醫療品及醫院進行滅菌質量控制主要的手段之一。監測時將化學指示卡放在滅菌物品中央，指示膠帶貼封于包外，根據了解到的滅菌過程中環氧乙烷穿透和分布情況，以及環氧乙烷與鎂鹽作用生成堿性的氫氧化鎂使指示劑變色情況，來推斷環氧乙烷接觸物品的劑量是否已達到滅菌要求。

3. 環氧乙烷的控制參數

EO滅菌過程關鍵參數的控制是達到滅菌質量的保證，其滅菌的關鍵參數為EO的濃度、滅菌時腔體內的濕度、溫度和時間。這些關鍵因素直接影響滅菌的效果；每個關鍵因素在程度上可有所不同，但相互之間必須達到平衡。

3.1 時間

氣體滅菌不是一個快速過程，滅菌時間必須足夠殺滅微生物，其時間長短受以下因素影響：

①滅菌物品的潔凈程度；

②微生物的濕潤和含水量；

③所用包裝材料的種類和密度；

④包裹的大小和滅菌負荷的裝載情況；

⑤EO的濃度；

⑥滅菌時溫度；

⑦EO氣體類型等。

滅菌包內所載物品因其制造材質和包裝材料不同，滅菌時間有所不同，滅菌時間必須確保負荷內最難滅菌之物品達到滅菌效果。在同樣條件下，裝載方式和裝載量不同也會影響滅菌的時間。滅菌器溫度及EO濃度也會影響滅菌循環時間；溫度或EO濃度越高，所需滅菌時間越短；溫度低，則需較長的滅菌時間或較高的EO濃度滅菌時間同時也受鍋內壓力及EO氣體循環方式的影響；有效的EO氣體循環，可以協助鍋內負荷均勻的潤濕及加熱EO氣體類型不同，滅菌時間也不同，100%純EO氣體比EO混合氣體滅菌時間要短。一般使用的滅菌器滅菌時間為1～8h不等，一般來說純EO滅菌比EO混合氣體滅菌時間要短，其時間的長短須根據滅菌器生產商的產品說明書。

3.2 溫度

EO滅菌時，溫度會影響微生物殺滅的速率，據測算，溫度每升高10℃，芽胞殺滅率提高1倍，溫度可增加EO的穿透力。

經過優化，使用的滅菌柜（器），一般設置的溫度在50～60℃之間，少量不能耐受此溫度物品，可選擇35～38℃之間但此時必須提高EO的濃度或延長滅菌時間。

在滅菌階段溫度下降可能會導致滅菌失敗；按照AAMI要求，滅菌器溫度誤差<±5℃；一般滅菌器的溫度通常已預先設置好，常設置兩至三個溫度（如37℃、55℃及60℃）供不同需要選擇。

3.3 EO的濃度

EO的濃度通常以mg/L表示，醫療品滅菌柜（器）常用的濃度為450～800mg/L，在一定的溫度和相對濕度水平下，EO濃度升高（從50～500mg/L），微生物殺滅率也顯著增加，滅菌時間也隨著EO濃度達到其最高點而相應縮短。但EO濃度>500mg/L，并沒有顯著提高微生物的滅活率，甚至反面降低其殺滅率。實際滅菌時，因考慮EO的損失包括EO的水解、吸附等，選擇的濃度應比相對濃度最高點要高。

4. EO滅菌包裝材料要求

用于EO滅菌的包裝材料至少需具備以下特點：必須允許EO滅菌劑的進入；能耐受一定的濕度；能較容易地去除EO殘留。

5. EO安全防護原則

EO是一種易燃易爆化學品，當空氣中濃度>3%時會發生爆炸，操作時務必遵守下列安全原則：

①保證滅菌器及氣瓶（或氣罐）遠離火種如火柴﹑點燃的煙頭、火花和靜電。

②EO氣瓶或氣罐應嚴格按照國家制定的有關易燃易爆物品貯存要求進行處理。

③EO滅菌環境中空氣中的濃度要檢測。

④應對工作人員進行專業知識和緊急事故處理的培訓。

⑤按照生產廠商要求定期對EO滅菌設備進行清潔、維修和調試。

⑥EO在貯存瓶、輸送管道、滅菌柜中有聚合傾向，應經常清洗管道、滅菌器和貯存瓶。

6. 環氧乙烷殘留檢測

環氧乙烷(EO)是一種廣譜低溫滅菌劑，可在常溫下殺滅各種微生物，包括芽孢、結核桿菌、細菌、病毒、真菌等。同時環氧乙烷穿透性很強，可以穿透微孔達到產品內部相應的深度，從而大大提高滅菌效果，目前大多數無菌醫療器械及一次性醫療用品生產企業普遍采用環氧乙烷滅菌柜（器）進行（半周期至一周期），然而在殺滅微生物的同時，殘留在醫療器械中的環氧乙烷會對使用者的身體產生一定程度的傷害。經動物實驗表明，環氧乙烷不僅具有急性毒性，還具有致過敏性、致突變和致癌作用。因此，經過環氧乙烷滅菌后要通過一定時間的無菌自然通風或強制通風（解析室）解析（一般7～15天，這也是近期新冠病毒肺炎防控中為什么口罩生產0.5秒/只，卻不能即時投放市場造成短缺的原因），廠家需要檢測環氧乙烷殘留量并依據相關產品標準判斷是否產品放行。

7. 本文總結

環氧乙烷是廣譜、高效的氣體殺菌消毒劑，對消毒物品的穿透力強，可達到物品深部，可以殺滅病原微生物，包括細菌繁殖體、芽孢、病毒和真菌，其在醫學上的廣泛應用大大推動了現代醫學的進步和發展。但由于環氧乙烷本身具有危害性，從事滅菌的工作人員應該在熟悉其性質的基礎上嚴格規范操作，以保證自己和他人的安全。