過氧化氫等離子滅菌技術對醫(yī)用材料細胞毒性影響的評價

【作 者】姚瑤，丁彪

上海市醫(yī)療器械檢測所，上海市，201318

該文就過氧化氫等離子滅菌技術對11種醫(yī)用材料的細胞毒性進行探討，并與傳統(tǒng)常規(guī)的環(huán)氧乙烷滅菌方法比較。結果顯示11種材料中僅尼龍材料不適宜采用過氧化氫等離子滅菌。

過氧化氫等離子滅菌；細胞毒性

【 Writers 】YAO Yao, DING Biao

Shanghai Testing & Inspection Institute for Medical Devices, Shanghai, 201318

【 Abstract 】This paper aims to discuss the evaluation of in vitro cytotoxicity tests for eleven different medical materials using hydrogen peroxide gas plasma sterilization. Compared with ethylene oxide sterilization, the results show that only nylon material is not suitable for using hydrogen peroxide gas plasma sterilization.

隨著新技術、新材料日益豐富，推動醫(yī)療器械行業(yè)快速發(fā)展，大量新型醫(yī)療器械產品不斷涌現(xiàn)。不少器械不能采用常規(guī)高溫滅菌方法，而低溫滅菌技術解決了這一問題，如環(huán)氧乙烷、輻射、戊二醛等滅菌技術，其中過氧化氫低溫等離子滅菌技術是近年來發(fā)展的新技術，其通過過氧化氫在艙室內擴散，將過氧化氫激勵成等離子體狀態(tài)，對醫(yī)療器械進行滅菌。滅菌過程的各階段都是在干燥的低溫環(huán)境下運行，因此不會損壞對熱或水汽敏感的器械，對金屬和非金屬器械都適用。與環(huán)氧乙烷滅菌方法相比，其具有滅菌循環(huán)時間短，毒性低的優(yōu)勢。但是過氧化氫作為強氧化劑，對某些材料具有一定的腐蝕性。采用過氧化氫作為滅菌方式的醫(yī)療器械，為保證產品經(jīng)過過氧化氫滅菌后的安全性，應對產品材料適用該滅菌技術的適宜性進行評價[1]。評價試驗通常包括生化反應、細胞毒性和溶血作用等，這些試驗的特點是靈敏度高、成本低和反應迅速。

該文就過氧化氫等離子滅菌技術對不同醫(yī)用材料的細胞毒性進行探討，并與傳統(tǒng)常規(guī)的環(huán)氧乙烷滅菌方法比較，評估采用過氧化氫等離子滅菌方法對不同材料的細胞毒性的影響。

1 材料和方法

1.1 主要試劑與儀器

小鼠成纖維細胞L929（中國科學院上海細胞所），MEM細胞培養(yǎng)液（GIBCO），胎牛血清（HYCLONE）, 四唑鹽（Sigma），二甲基亞砜（Sigma），酶標儀（BioTek），倒置顯微鏡（OLYMAPUS），二氧化碳培養(yǎng)箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

分別將醫(yī)用不銹鋼（304）、氧化鋁鈦鍍層塊、碳鋼（T8）、醫(yī)用聚氯乙烯（PVC）、醫(yī)用ABS塑料、光導纖維、醫(yī)用聚碳酸酯、硅橡膠、無紡布、丁基合成橡膠、尼龍濾網(wǎng)11種醫(yī)用材料置于Tyvek?袋中，采用強生STERRAD?過氧化氫低溫等離子滅菌器滅菌，過氧化氫濃度為5～15 mg/L，單次滅菌循環(huán)（2個滅菌周期）完成后4 h內按GB/T 16886.5—2003中規(guī)定的方法進行材料的細胞毒性試驗。另將同批上述材料按GB 18279—2000采用環(huán)氧乙烷滅菌方式滅菌，按GB/T 16886.5—2003測其細胞毒性。分別用兩種滅菌方式滅菌后對同種材料的細胞毒性進行比較。

1.2.2 方法

按照GB/T 16886.12—2005中的規(guī)定，將滅菌后的醫(yī)用不銹鋼、氧化鋁鈦鍍層塊、碳鋼、ABS塑料、光導纖維、聚碳酸酯、硅膠、丁基合成橡膠材料按3 cm2/mL的比例，PVC、無紡布、尼龍濾網(wǎng)按6 cm2/mL的比例，加入浸提介質（含血清MEM培養(yǎng)基），置37oC二氧化碳培養(yǎng)箱中浸提24 h。取高密度聚乙烯浸提液為陰性對照，5%的二甲基亞砜（DMSO）溶液為陽性對照。取浸提液按照GB/T 14233.2—2005的四唑鹽（MTT）比色法進行試驗。將配制好的1×104U/mL細胞懸液接種于一塊96孔培養(yǎng)板。設空白對照、陰性對照、陽性對照和供試品組，每組各設6孔，每孔接種100 μL細胞懸液。置CO2培養(yǎng)箱（5%CO2），37oC培養(yǎng)24 h后棄去原培養(yǎng)液?？瞻讓φ战M每孔加入100 μL新鮮細胞培養(yǎng)液，陰性對照組每孔加入100 μL陰性對照浸提液，陽性對照組每孔加入100 μL陽性對照浸提液，供試品組每孔加入100 μL供試品浸提液，置CO2培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)72 h。每孔加入20 μL質量濃度為5 g/L的MTT溶液，繼續(xù)培養(yǎng)4 h后棄去所有液體，加入150 μL DMSO，置振蕩器上振蕩 10 min。在酶標儀570 nm和630 nm波長下測定吸光度。按公式計算細胞相對增殖率（RGR），RGR=供試品組（陰性、陽性組）吸光度值/空白對照組吸光度值×100%。根據(jù)RGR，判定細胞毒性級別。

2 結果

不同材料采用用過氧化氫低溫等離子滅菌或環(huán)氧乙烷滅菌后，各組細胞相對增殖率見圖1。采用過氧化氫低溫等離子滅菌的11種材料中，除丁基合成橡膠細胞毒性為2級，尼龍濾網(wǎng)細胞毒性為3級外，其余9種材料的細胞相對增殖率均大于80%，細胞毒性都為1級。采用環(huán)氧乙烷滅菌的材料，細胞相對增殖率均大于80%，細胞毒性皆為1級。按照GB/T 14233.2—2005中的規(guī)定，一般認為可接受的細胞毒性反應為不大于2級?？梢娨陨?1種材料，僅尼龍濾網(wǎng)不適宜采用過氧化氫等離子滅菌。對比兩種滅菌方法，僅丁基合成橡膠及尼龍材料采用過氧化氫等離子滅菌后，材料的細胞毒性顯著高于環(huán)氧乙烷滅菌。

圖1 醫(yī)用材料的細胞相對增殖率（兩種滅菌方式）Fig.1 RGR of medical material (Comparison of two kinds of sterilization methods)

3 討論

近幾年來，過氧化氫等離子滅菌技術得到了逐步推廣。對于該滅菌技術的滅菌機制目前比較認可的解釋是：過氧化氫等離子體的殺菌作用是綜合因素所致，主要包括溫度、紫外線、高能粒子和活性自由基等。其中最主要的可能是過氧化氫自由基、羥基自由基等活性基團的作用。這些活性自由基，易與微生物體內蛋白質和核酸發(fā)生反應，破壞其新陳代謝，從而起到殺菌消毒的作用，且分解后無殘留毒性[2]。與其他低溫滅菌法相比較而言，滅菌用時短、毒性低、使用方便是過氧化氫等離子滅菌技術極其優(yōu)越的特點[3-4]。滅菌器可以轉移至各手術室間，在手術臺旁操作，運行簡單、靈活。

本試驗采用過氧化氫等離子滅菌技術對11種常用醫(yī)療材料進行滅菌，結果顯示該滅菌方法對于疏水性的和化學性能穩(wěn)定材料的細胞毒性無顯著影響，無接觸反應、無吸收性的材料如PVC、ABS塑料、不銹鋼等材料皆適用于過氧化氫等離子滅菌。而易于被氧化的材料（如丁基合成橡膠）和易于吸收過氧化氫的材料（如尼龍）最好避免使用過氧化氫等離子滅菌。目前多數(shù)腔鏡器械皆使用疏水性材質，因此不耐高溫、濕熱的診療器械例如腹腔鏡、電切鏡、輸尿管鏡、關節(jié)鏡等軟硬式內鏡，光學纖維、電池、電鋸、超聲刀頭等皆適用過氧化氫等離子滅菌。

由于過氧化氫具有強氧化性，試驗中發(fā)現(xiàn)，采用該滅菌方式后，對尼龍、部分橡膠彈性體的細胞毒性是有較大影響的。建議使用過氧化氫等離子滅菌器滅菌醫(yī)療器械前，應從產品說明書或者公開發(fā)表的科學文獻中獲取該器械是否適用該滅菌技術。產品尤其是使用新材料的產品如無法獲得有效的安全信息，則應開展相應的試驗來確認產品和材料經(jīng)過氧化氫滅菌后，其性能和安全性是否滿足要求。

[1] 國家食品藥品監(jiān)督管理總局. YY/T 1266-2015 適用于過氧化氫滅菌的醫(yī)療器械的材料評價[S].

[2] 倪萍. 過氧化氫低溫等離子滅菌系統(tǒng)的工作原理及使用注意事項[J]. 醫(yī)療設備信息, 2005, 20(7): 62.

[3] 王淑艷, 張述萍, 周正紅, 等. 不耐熱骨科手術器械采用低溫過氧化氫等離子滅菌的應用探討[J]. 中華醫(yī)院感染學雜志, 2006, 16(3): 303-304.

[4] 步秀蘭. 低溫等離子體在手術室腔鏡器械滅菌中的應用[J]. 醫(yī)學信息, 2009, 22(12): 356-357.

Evaluation of in Vitro Cytotoxicity Tests for Medical Material Using Hydrogen Peroxide Gas Plasma Sterilization

hydrogen peroxide gas plasma Sterilization, cytotoxicity

R187；R318.08

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.02.018

1671-7104(2017)02-0144-02

2016-03-21

丁彪，E-mail：41455@163.com