二氧化氯对牙科综合治疗椅水路系统生物膜的清除作用

陈晓芬，季颖慧，黄奎

温州医科大学附属口腔医院，浙江 温州 325000，1.护理部；2.修复科；3.正畸科

医院感染已经成为突出的公共卫生问题，不仅对患者的预后造成影响，也会对医院和患者带来巨大的经济负担[1]。而随着社会恩格尔系数的逐渐降低，口腔健康意识的逐步增强，社会对口腔健康服务的要求也不断增加[2]。牙科综合治疗椅水路系统（dental unit waterline,DUWL）在治疗过程中为手机和三用枪等设备提供用水，以进行冲洗和冷却。DUWL是由狭窄且细长的管道组成，极易在治疗的过程中因手机回吸或唾液、血液接触而被污染，进而导致细菌定植于DUWL，形成细菌生物膜[3]。谭晓娟等[4]研究结果表明DUWL生物膜成分有嗜肺军团菌、嗜麦芽寡养单胞菌、巴氏杆菌等多种细菌。而在治疗过程中，这些细菌会由于水流的外力以气溶胶形式重新进入患者的口内从而造成细菌的交叉感染。为了减少DUWL造成的的医院感染，已经开发出多种消毒剂，如次氯酸钠（NaClO）、过氧化氢（H2O2）以及二氧化氯（ClO2）等[5-7]。由于ClO2在水中仍以分子形式存在，并且不产生三卤甲烷等致癌物质，因此广泛应用于饮用水消毒。此外，ClO2因能防止奶牛乳腺炎而应用于农牧业，防止鱼虾类疾病而应用于养殖业[8]。但ClO2对DUWL的清洁作用报道较少，故本研究通过对照实验观察ClO2对DUWL菌群生长及生物膜的作用。

1 对象和方法

1.1 对象和分组 2019年7月至2019年12月选择温州医科大学附属口腔医院30台牙科综合治疗椅，于第1至第4周，采用灭菌蒸馏水冲洗（作为对照组），第5至第8周，采用5 mg/L ClO2消毒液冲洗（作为实验组）。

30 台牙科治疗椅均使用2.5～3 年，使用防回吸手机，选去龋备洞和开髓患者，按照就诊顺序安排牙椅，同时保证牙椅的使用率相近。治疗结束后手机采用手机清洗消毒机清洗，然后行高压蒸汽灭菌。

1.2 材料和仪器 消毒剂为6%的ClO2原液（广东环凯微生物科技有限公司），菌落计数仪（上海精密仪器仪表有限公司），电子显微镜（晨冕光学仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 清洗方法：实验组参照MUSTAPHA等[9]的研究，选取ClO2浓度为5 mg/L作为消毒浓度，消毒液均现配现用，配置后静置10 min备用。在每天治疗结束后，将300 mL ClO2消毒液加入口腔治疗台供水储水罐中，开启治疗椅电源，选择储水罐水源冲洗管路3 min，静置30 min，再清水冲洗5 min，关闭电源过夜。2次消毒时间间隔48 h，中间未进行消毒处理时则用清水冲洗3 min。

对照组在每天治疗结束后，将灭菌蒸馏水加入口腔治疗台供水储水罐中，开启治疗椅电源，选择储水罐水源冲洗管路3 min，关闭电源过夜。

1.3.2 水样采集及菌落计数（colony forming unit,CFU）：所有DUWL每消毒4次后采集水样，分别于第8、第16、第24以及第32天在开诊前，未安装牙科手机时分别采集漱口位出水端、牙科手机连接端和三用枪出水口10 mL水样，并于1 h内进行测定。将采样的水样用0.9%氯化钠溶液梯度稀释，涂布于营养琼脂培养基上，于37 ℃需氧培养72 h后进行菌落计数。

1.3.3 扫描电镜观察：分别制取消毒前以及消毒32 d后牙科综合治疗椅冷却水软管样本，每组在管道的近端、远端处各切取2 cm样本置于2.5%的戊二醛固定过夜，经乙醇梯度脱水（50%、70%、80%、85%、90%、95%和无水乙醇，每个浓度脱水0.5 h）后固定于专用铝座上，使用喷金仪喷金后，置于扫描电镜（10.0 kV电压）下采用不同放大倍数（1 000、1 500、2 500及4 000倍）进行观察并拍照。

2 结果

2.1 两组平均菌落数比较 实验组不同时间段DUWL平均菌落计数均显著低于对照组，见表1。

表1 两组不同时间菌落数比较（CFU/mL）

2.2 电镜观察DUWL生物膜结构 对照组电镜下表现出成熟生物膜的特点，致密的生物膜分布于DUWL内壁，有长菌丝突出于基质表面（见图1A），可见球菌、杆菌于分布于基质中（见图1B），可见成熟的生物膜剥离管壁内面（见图1C），致密的生物膜基质分布于整个管壁内面，有团状、块状突起（见图1D）。实验组第32天，电镜下可见生物膜变疏松，面积变小并呈碎片化（见图2A），基质依然可见（见图2B），可见散在的残留微生物（见图2C）。新管在电镜下未见生物结构和细菌（见图2D）。

图1 对照组DUWL电镜下所见

图2 实验组（A、B和C）及新管（D）DUWL电镜下所见（×1 000）

3 讨论

虽然很少有疾病的发生追踪到牙科感染，但是其依旧存在[10]。ZEMOURI等[11]研究表明，在医疗和牙科环境中生物气溶胶是通过多种来源产生的，如不同的干预措施、仪器和人类活动，而所报道的生物气溶胶组合物的微生物组成各不相同，具体取决于环境和方法，并发现军团菌对老年人和患有呼吸道疾病的患者具有生物气溶胶依赖性危害，此类感染可导致不可逆性的败血性休克和死亡。就目前而言，针对DUWL的消毒是预防牙科感染的主要干预措施之一。

现今研发的消毒剂众多，其中ClO2极为突出，是目前国际上公认的新一代安全、广谱消毒灭菌剂，并在生活中得到了广泛的应用，如自来水消毒、医疗临床器械的消毒等[12-13]。研究表明，与液氯相比，ClO2可在pH较大范围（2～10）内高效杀菌消毒，无不良氯代产物的生成；与NaClO相比，ClO2不仅不受水质的pH影响，且具有更高的稳定性以及更长的杀菌时间[14-15]。

本研究结果表明，应用ClO2的DUWL其菌落增殖除第1天外，均获得了有效的抑制，而对照组的DUWL平均菌落计数随时间的增长而逐步升高。BANSAL 等[16]研究表明，使用高浓度（50 mg/L）的抗菌自溶性ClO2片剂来震动牙齿单元水系统生物膜，随后进行定期暴露，能有效控制生物膜污染并减少菌落计数＜500 CFU/mL。王妍彦等[17]研究表明，低浓度ClO2消毒剂对清洁水体中大肠杆菌具有良好的杀菌效果。本研究结果与上述研究结论一致，均证实了ClO2对水中微生物具有较高的杀灭效果，其抗菌机制可能包括：①ClO2对细胞壁有较好的吸附性和透过性能，可有效地氧化细胞内含疏基的酶；②可与半胱氨酸、色氨酸和游离脂肪酸反应，快速控制生物蛋白质的合成，使膜的渗透性增高；③能改变病毒衣壳蛋白，导致病毒灭活[18-19]。

本研究还发现，第32天ClO2消毒后DUWL冷却水软管近端、远端、中段处近无生物膜覆盖，而未进行消毒的对照组生物膜覆盖率随时间逐步升高，在第5天左右已经完全覆盖。WIRTHLIN等[20-21]研究表明，ClO2水线清洁剂可以有效地净化DUWL生物膜，同时比较碱性过氧化物与ClO2的灭菌能力，在控制DUWL污染物方面ClO2更为有效。ClO2抑制生物膜形成的机制可能是：①ClO2杀灭水中的微生物具有高效性，其浓度为0.1 mg/L时，即可杀灭所有细菌繁殖体系和多数致病菌；②ClO2杀灭微生物具有广谱性，生物膜中所含细菌众多，如木糖氧化无色杆菌、不动杆菌属、纽氏放线菌属、反硝化产碱菌等，而上述细菌均包含在ClO2杀菌谱中。

综上所述，ClO2对DUWL细菌具有良好的杀灭效果，并且可有效控制生物膜覆盖率，防治因生物膜脱落而导致的牙科科室的气溶胶污染。