预防冠状病毒感染的消毒方法及其特点

耿荣华 吴秀萍 张敬霞 李鹏飞 曲 芬*

近年来，新出现的病原体如严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)冠状病毒(SARS-Cov)、中东呼吸综合征(middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)和2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)均属于冠状病毒家族成员，并与人类感染相关，以新出现、传播快而引起全球高度重视。2020年1月12日世界卫生组织以2019-nCoV[1]而命名，其主要是通过呼吸道飞沫和接触传播，气溶胶和消化道等传播途径也不能除外的多途径传播而难以控制[2]引起大范围流行。由于其治疗方法有限，使人类对其的袭击显得力不从心，引发了越来越多的关注。环境及相关环节的清洁与消毒是预防医疗相关感染的关键[3]。如何有效的去污、消毒和灭菌是有效应对预防病原传播与扩散的重要内容，鉴于2019-nCoV的消杀研究内容有限，本研究就2019-nCoV的消毒与灭菌的问题进行综述。

1 冠状病毒的特点

冠状病毒科(Coronaviridae)冠状病毒属(Coronavirus)，冠状病毒结构特点为具有外套膜(envelope)的正链单股RNA病毒，包膜上存在的棘突与病毒与细胞的粘附有关，病毒粒子囊膜由双层脂质组成，是化学消毒剂的主要作用部位，故对乙醚、氯仿和其他脂溶剂敏感，SARS病毒和2019-nCoV均为亲脂病毒，因此其对消毒剂的抗力比较弱，对热力、紫外线和中低效消毒剂均很敏感[4-5]。

冠状病毒的无害化处理包括：①防腐剂(Antiseptics)，应用于活体组织消毒的化合物；②消毒(Disinfection)，将处理过产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灭菌(Sterilization)，将处理过产品上无任何微生物的程序和方法，即被严密监测、验证所有形式的微生物产物无存活的过程。

2 冠状病毒的有效消毒方法

2.1 物理灭菌法

2.1.1 高温灭菌

冠状病毒是包膜病毒，通常在环境中较脆弱，但包膜病毒在35 ℃环境条件下可延长存活[6]。冠状病毒不耐热喜干燥，在20 ℃及40%相对湿度条件下48 h仍存活，而在30 ℃及80%相对湿度条件下仅存活8 h[2]。相似的研究显示，冠状病毒在22～25 ℃和40%～50%的相对湿度条件(即典型的空调环境)下，病毒在干燥物体表面上存活时间＞5 d；而温度和相对湿度的提高(如38 ℃和相对湿度＞95%)的条件下，病毒活力迅速丧失，意味低温、低湿环境有利于冠状病毒生存，可以理解冠状病毒感染在我国的冬季发生，而热带地区的亚洲国家(如马来西亚、印度尼西亚、泰国等)很少发生冠状病毒的流行爆发[7]。

通过测试在Vero E6细胞的培养上清液中冠状病毒的感染性，观察不同温度和时间的病毒成活率；在56 ℃条件下，病毒载量减少4 log10需要25 min；温度升高至65 ℃，病毒感染性下降仅需1 min；相反，在25 ℃环境下2 h仍观察到病毒的存活，其结果为实验室建立针对冠状病毒试验的生物安全措施提供了依据。实验室诊断过程既要使病毒失去活力又要保持病毒的核酸不被破坏，通常灭活病毒的标准程序是65 ℃时15 min或56 ℃时30 min以上足以灭活样本中的病原[6]。军事医学科学院在P3实验室观察冠状病毒灭火的有效性，将SARS病毒培养的上清液(106 TCID50)分装到10 ml离心管中，然后分别放入56 ℃和70 ℃水浴中，间隔一定时间以后，取样0.5 ml，接种VERO-E6细胞，观察感染性，结果发现，56 ℃加热30 min、70 ℃加热15 min后，SARS-CoV细胞培养检测，均不能检出有活病毒[8]。

2.1.2 高压蒸汽灭菌

高温高压是最可靠最彻底且应用最普遍的灭菌方法，使用压力饱和蒸汽能快速将能量传递给灭菌物品，使微生物蛋白质快速变性和凝固。保证蒸汽灭菌有效的3个关键参数是：物品暴露于饱和蒸汽的时间，以及作用的温度和相对湿度。温度仅下降1.7 ℃(3°F)需要增加物品48%的灭菌时间，通常蒸汽灭菌条件是121 ℃时作用15 min。在灭菌之前，清洗以去除有机物、蛋白和脂肪，确保物品的清洁和干燥，然后包裹和包装(或放在容器内)，包装袋应允许蒸汽或气体渗透入包裹内，并能保护灭菌后的物品防止再污染[9]。常用于制备培养基、生理盐水、手术器械及敷料等耐湿和耐高温物品的灭菌；所有污物及医疗垃圾均应高压灭菌无害化处理，需监测高压灭菌的质量标准以确保灭菌的有效性[10]。

高压蒸汽灭菌的优点：费用较低、无毒及效果可靠，且蒸汽可渗透纤维织物。注意事项：①灭菌之前应确保物品外表的清洁和干燥，包装袋内容不可太紧，应允许蒸汽或气体渗透入包裹内；②易燃、易爆物品禁用高压蒸汽灭菌；③锐性器械，如刀、剪不宜用此法灭菌；④应由受过培训并获得资质证书的专人负责，每次灭菌前检查安全阀的性能，以防压力过高发生爆炸。

2.1.3 低温灭菌

环氧乙烷气体。温度和(或)压力敏感的物品传统用环氧乙烷灭菌。环氧乙烷可以通过烷基化过程灭活所有微生物，在37 ℃培养4 h自动读取，颜色变化与介质生长引起的pH值变化有关，持续作用96 h内即可出现。环氧乙烷灭菌的过程开始通过添加氮气除去空气或真空密室，然后物品暴露于环氧乙烷55 ℃(130°F)。使用环氧乙烷灭菌时，必须控制6个相互依存的参数：即气体浓度、真空、压力、温度、相对湿度和作用时间[11]。临床中应用的一些精密仪器和设备有时无法接受高压蒸汽灭菌，而应用环氧乙烷灭菌器，则可以弥补这种不足。环氧乙烷灭菌器的一个显著应用优势是适宜应用在不耐高温、不耐湿的医疗器械和物品的灭菌中[12]。

低温灭菌的优点：环氧乙烷属于高效消毒剂，对金属不腐蚀，无残留气味，穿透力强，常将其用于皮革、塑料、医疗器械以及医疗用品包装后进行消毒或灭菌，且对大多数物品无损害，对纸张色彩无影响，常被用于书籍、文字档案材料的消毒。

低温灭菌的缺点：①有作用的部分仅在灭菌器的表面，不能达到包裹内部；②环氧乙烷有易燃、易爆及对实验动物致癌的特性，故操作需要特别注意安全；③环氧乙烷消毒的物品必须加气约12 h以移除残余气体，全部过程需要16 h以上。

2.1.4 等离子体灭菌

低温等离子体产生在一个封闭的腔室中，室内具有深度真空、电磁场和化学前体(过氧化氢或过氧化氢和过氧乙酸的混合物)，其产生的自由基、化学前体和紫外辐射成为快速破坏繁殖期微生物的有效成分。美国官方分析化学师协会的灭菌检测表明,过氧化氢等离子低温灭菌剂能够渗透一些细小的夹缝裂隙,杀死位于管腔、有孔瓷器和打结丝线上的芽胞。用过氧化氢等离子低温灭菌器灭菌留成的样品经3个月、6个月及12个月行生物学监测培养均为阴性，是一种快速、高效的灭菌仪器[13]。

等离子体灭菌的缺点：①材料吸收过多的过氧化氢(如纤维素和一些尼龙如连接器、电缆和绝缘体)，催化分解过氧化氢的材料(如电气电线、焊料和外科器械的铜和镍合金)与过氧化氢起反应的材料(如有机染料和内窥镜设备的有机硫化物固体润滑剂)不能用低温等离子灭菌；②需要运行装置的包装盒和特殊的非棉布包装费用相对昂贵。

2.2 化学灭菌法

2.2.1 过氧化氢

过氧化氢是一种强氧化剂，用于高效消毒和灭菌。过氧化氢可产生破坏性羟自由基，攻击细胞膜脂、DNA和其他的细胞成分。过氧化氢蒸汽对表面干燥的不同结构病毒包括冠状病毒、杯状病毒、流感病毒及腺病毒均具有杀灭作用，可用于病毒污染表面的消毒[14]。美国食品药品监督管理局(Food Drug Administration，FDA)批准的7.5%过氧化氢，或者与过氧乙酸合用，用于处理重复使用的医疗和齿科设备的液体灭菌剂和高效消毒剂，雾化的过氧化氢也可用于血浆灭菌[15]。对清洁和环境消毒应选择次氯酸钠、酒精、酚类化合物、季铵化合物和过氧化合物，适合用作环境的消毒剂。使用环境消毒剂时，应认真遵守稀释比例，接触时间和制造商规定的警告[16]。

过氧化氢的优点：①过氧化氢可促进仪器设备上有机物质的清除；②对人体具有较低的毒性，分解为氧气和水，对环境也较安全；③过氧化氢既无致癌性也无致突变性。

过氧化氢的缺点：过氧化氢易受到加热或酶(触酶和过氧化氢酶类)破坏，并对铜、锌及黄铜有腐蚀性。

2.2.2 过氧乙酸

过氧乙酸是一种比过氧化氢更有效的灭菌剂，通过强大的氧化作用使酶失去活性及改变细胞内的pH值，而损伤微生物或造成微生物死亡。体外研究显示，过氧乙酸灭菌活性最强，可通过浸泡、喷洒及喷雾擦拭等多种方式对物品进行消毒。研究观察用过氧乙酸雾化法灭活实验室设备上的病毒，配比为过氧乙酸/过氧化氢(5.8%/27.5%，2 ml/m3)在水中稀释以达到70%的相对湿度，并在95 m3配备设备的实验单元喷洒，蒸发液滴＜10 mm。高载量病毒包被在磨砂玻璃载体上，在实验室的不同位置均暴露于过氧乙酸雾气中。实验室经过雾化60 min并通风后，在任何载体上均未检测到残留病毒，12个月内消毒10次以上，未发现电器、电子设备损坏或功能损害[17]。过氧乙酸与紫外线组合使用可作为代替氯气进行生菜洗涤的评价[18]。

过氧乙酸的优点：高效、速效、无残留毒性等，由于过氧乙酸在空气中具有较强的挥发性，对空气进行杀菌、消毒具有良好的效果，且价格便宜。

过氧乙酸的缺点：①过氧乙酸可腐蚀钢、镀锌铁铜，黄铜和青铜，不能用于对金属器械的消毒；②可侵蚀天然和合成橡胶等材料，浓缩溶液能严重损伤眼睛和皮肤；③不可用于地面消毒，过氧乙酸对大理石和水磨石等材料地面有明显损坏作用，切忌用其水溶液擦拭地面；④操作时应戴橡胶手套。

2.2.3 次氯酸钠

次氯酸盐是应用最广泛的消毒剂，84消毒液和部分漂白剂里面的主要活性成分为次氯酸钠。漂白剂通常为5.25%次氯酸钠或者52 500 ppm有效氯，须在使用时配制。次氯酸盐的抗病毒机制依赖于Cl-产生HOCl的有效性，各种氯化合物水溶液释放出最有可能的活性化合物次氯酸，能够抑制细胞内关键的酶促反应和使蛋白质变性[19]。降低pH值、温度升高或者浓度增加均可增强其抗微生物效应。次氯酸盐可以作为高效消毒剂(用作特定的次等关键设备，如牙科设备和心肺复苏培训的人体模型)、中效消毒剂(如血液透析设备)和低效消毒剂(如环境表面和水疗池)的消毒处理，也可用于饮用水、游泳池和废水的氯化，家用漂白剂还可用来消毒桌面和实验室溢出物。血渍和其他有机物可灭活氯而影响消毒效果，建议应用前清洗物表[20]。家用进行抗冠状病毒效果研究显示，仅0.5%次氯酸钠达不到消毒标准，而加入着色剂(一种佐剂)的0.5%次氯酸钠可使病毒完全失活(log10降低≥4.5 log10)，表明着色剂可与氯消毒剂配伍使用，灭毒效果好且无不良影响[21]。此外，次氯酸钠配备的家用消毒剂或防腐剂，含有0.05%的三氯生，0.12%的PCMX，0.21%次氯酸钠，0.23%松油或0.10%四元化合物，79%乙醇，接触作用30 s的时间，病毒全部被杀灭。表明家用消毒剂和防腐剂对灭活冠状病毒有效，提示在病毒感染的疫情中可作为家用消毒剂和防腐剂，以防止或减少人与人之间通过表面传播的可能性[22]。0.1%次氯酸钠与2%浓度2-苯甲基氯酚具有更强的消毒作用，不足2 min就能完全灭活病毒复制，并破坏病毒基因组；特别是0.1%次氯酸钠显示出更快速的作用，作用1 min，SARS-CoV、流感病毒及RSV均无法复制，基因组完全破坏。该结果通过电子显微镜观察得到进一步确认，其病毒结构似乎完全被破坏[23]。

次氯酸钠的优点：具有起效快、不着色、不易燃以及廉价。

次氯酸钠的缺点：具有腐蚀性、能够使有机物失活和不稳定性；氯气吸入可刺激呼吸道，引起咳嗽、呼吸困难、肺水肿或化学性肺炎。

2.2.4 酚类消毒剂

三种酚类(包括o-苯基酚、o-苄基-p-氯酚、p-三戊酚)最常用作消毒剂组分。将洗涤剂添加到基本配方中，可形成具有良好的清洁、溶解蛋白和消毒产品，煤酚皂溶液又称来苏。较高浓度酚类作用可穿透并破坏细菌细胞壁，使细胞蛋白凝结；较低浓度酚类使细胞酶系统失活，引起细胞基本代谢物渗漏。2%～5%浓度酚类对病毒具有灭活作用，推荐用于医院环境消毒。实验显示，应用苯酚消毒剂可使病毒载量显著降低，但核酸扩增仍然可检测到，提示酚类消毒剂对病毒的抑制而非杀灭作用[24]。从具有苯酚功能的香叶基中衍生出来的天竺葵基化黄酮类化合物，对冠状病毒的致病靶点有明显的抑制作用，且呈剂量依赖性，有开发潜力[25]。

酚类消毒剂的缺点：①酚类消毒剂具有一定的毒性和不良气味；②不可直接用于黏膜消毒，具有明显刺激性；②可被橡胶和塑料吸收，使其变脆变硬，留下残膜于皮肤和组织；③尽管各种化合物存在差异，废水中酚类降解率低于其他杀菌剂，使其应用受到限制。

2.2.5 碘伏消毒剂

碘伏基本上已经代替了碘和酊剂水溶液作为防腐剂。碘伏是一种化学混合物，将碘与聚乙烯吡咯烷酮(povidone，PVP)碘(又称聚维酮碘)或者羧乙基化非离子洗涤剂(poloxamers，泊洛沙姆)类似的载体混合物，逐渐释放少量的游离碘以杀灭微生物。聚维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，活性成分是游离的分子碘(I2)。依据游离碘浓度和其他因素，碘伏具有广谱的杀微生物活性，广泛应用于皮肤、黏膜和外科伤口及漱口液的灭菌，作用15 s足以杀灭冠状病毒[26]。含有碘的不同制剂包括擦洗剂、漱口液等，用于不同环境下的消毒，作用2 min可消除冠状病毒的感染性，与70%的乙醇效果相当，明显好于紫外线照射15 min的效果，可用于预防冠状病毒感染的传播[27]。

碘伏消毒剂缺点：①用碘或碘伏溶液处理的身体表面可以吸收游离碘，甲状腺功能亢进症和其他甲状腺功能紊乱是含碘制剂使用的禁忌症；②碘伏既不能应用于孕妇和哺乳期妇女，也不能应用于新生儿和胎儿；③由于已经观察到严重的局部和全身的过敏反应，碘伏和碘不能应用于对这些制剂过敏的患者；④有机物(如血液)存在时，碘伏抗微生物效应降低。

2.2.6 醇类化合物

醇类化合物主要是乙醇(ethanol)和异丙醇(isopropanol)，可使脂包膜病毒如冠状病毒失活，作用机理是醇类使蛋白质(如酶蛋白)凝固(变性)，损害特殊的细胞功能[28]。乙醇和异丙醇在适当浓度下具有抗病毒作用，有水存在时活性增强，最理想的浓度是60%～90%。70%和90%乙醇和40%～60%异丙醇对病毒的杀灭效果最好，在1 min的短时间接触即可杀灭99%的病毒；在40%～60%浓度范围内，对环境物表消毒异丙醇比乙醇效果更好。通过计算病毒降低log10的系数，定量法检测不锈钢物表杀菌剂对2种替代冠状病毒的杀灭效果，发现接触时间1 min后，仅70%乙醇可使2种冠状病毒的感染性降低3 log10，明显高于1∶100次氯酸钠、邻苯二甲醛和邻苯苯酚，建议谨慎选择杀菌剂，以确保其对严重急性呼吸综合征冠状病毒有效[29]。Ansaldi等[30]在实验室内研究了紫外线对SARS-CoV、甲型流感病毒与呼吸道合胞病毒的灭活效果，将试验用的病毒悬液暴露于紫外线(40 mW/cm2)下，分别作用30 s、1 min、2 min、5 min、15 min和30 min，然后测定残留的病毒滴度，并进行核酸PCR定性测定。结果发现，作用2 min即可破坏病毒的核酸，使病毒失去全部活性。

醇类化合物的优点：①乙醇和异丙醇既适合仪器设备消毒，又适合皮肤防腐的诸多特性，是医疗机构最常用作物体表面的消毒剂和防腐剂。醇类溶液起效快(15～30 s)、皮肤毒性低、无污染且不引起过敏；②酒精易蒸发，适用于大多数消毒和防腐程序，其局部应用时，完整皮肤和肺部对酒精的吸收量低于人体中毒水平[31]；③与水相比，醇类表面张力低，具有更好的保湿性和去油活性。

醇类化合物的缺点：①酒精类防腐剂反复使用可引起皮肤干燥和皮肤刺激，常加用润滑剂减少副作用；②醇类易燃(应该考虑其燃点)，因此不能应用于大表面，尤其在密闭及通风不好的地方；③醇类不能渗入富含蛋白质的物质，因此用酒精喷雾或擦拭时如果未事先进行清洁，不能用于血液或者其他体液污染物体表面的消毒。

2.2.7 戊二醛

戊二醛主要通过其2个活泼的醛基来杀灭微生物，其活性受pH值、温度、戊二醛的使用浓度、无机离子的存在以及溶液配制的时间影响，2%戊二醛标准溶液，用缓冲液调节到pH7.5～8.5之间，具有杀灭病毒活性，作用30～60 min使多种病毒均减少到测量不到的水平[32]。在酸性条件下，提高温度可产生更多的自由醛基，从而提高其生物学活性。戊二醛制剂最常用作医疗仪器设备如内窥镜、透析系统以及麻醉和呼吸治疗设备等的消毒[33]。我国《消毒技术规范》(2017版)建议，使用2%戊二醛，在碱性环境中，将洁净后的内窥镜置于消毒液中，作用时间分别为支气管镜消毒浸泡20 min以上；其他内窥镜在100 min以上，结核杆菌、其他分枝杆菌等特殊感染患者使用后的内窥镜需浸泡45 min，灭菌需浸泡10 h[34]。

戊二醛的缺点：①戊二醛具有辛辣和刺激性气味，蒸发的气体对眼睛、喉咙和鼻子产生刺激作用；②暴露于戊二醛的健康护理人员可发生过敏性接触性皮炎、哮喘、鼻炎和鼻出血；③易在内窥镜及清洗消毒设备上形成硬结物质。

2.2.8 邻苯二甲醛

邻苯二甲醛(o-phthalaldehyde，OPA)是FDA和其他国家组织机构推荐0.55%OPA溶液为高效消毒剂。通常在20℃条件下使用冲洗浸泡，不同国家或地区对推荐0.55%OPA溶液设置了不同的暴露时间：美国12 min，加拿大10 min，欧洲、亚洲、拉丁美洲和我国5 min[35]。如0.53%邻苯二甲醛消毒液用于胃镜消毒时，5 min即可达到高水平消毒[34]。

OPA的优点：①OPA贮存和重复使用以及在较广泛的pH值3～9范围稳定性更好；②OPA挥发性较小，几乎无任何气味。

OPA的缺点：①OPA可使蛋白质、皮肤、衣服和仪器染色；②OPA蒸汽可刺激呼吸道和眼睛，因此OPA操作必须遵守严格的安全预防措施，如手套、防液体服和防护眼镜，必须在密封盖子的容器里储存。

3 展望

COVID-19作为严重威胁人类健康的新发传染病，病原可以在空气和污水中存活数小时至数日不等，防腐、清洗、消毒及灭菌的过程监测是冠状病毒感染控制程序的重要部分，而训练有素的人员，医务人员应用的到位程度也存在诸多障碍[36]；根据消毒方法及医疗应用的重要性与危险程度择优选用，不仅需要对方法性能的广泛了解，也需要应用效果的监测监督，有效预防以减少冠状病毒的感染与传播[37-38]。然而，SARS-CoV-2本身结构特征和致病性特点还需要进一步研究，以便不断明确其预防的机制与有效性。未来SARS-CoV-2或许将与人类长期共存，在不同的个体也会表现出不同的治病效果。因此，预防与消毒措施的长期应用必将是一个常态化工作，故针对冠状病毒的消毒方法及特点能够对其预防有所帮助。