崔 磊，郭麗莉，尹玉吉，王宏偉，王貴超，顧 俊，祝 軍

(1.中國同輻股份有限公司，北京 100089；2.中國同位素與輻射行業(yè)協(xié)會，北京 100089；3.蘇州中核華東輻照有限公司，江蘇 蘇州 215200)

新型冠狀病毒肺炎疫情在全世界爆發(fā)對各國的防疫能力提出了巨大挑戰(zhàn)，由于新型冠狀病毒傳染力強，在短期內(nèi)需要大量醫(yī)用一次性防護服(以下簡稱醫(yī)用防護服)以保護醫(yī)務(wù)人員和防疫人員的健康。合格的醫(yī)用防護服在使用前必須經(jīng)過有效的滅菌處理。以往醫(yī)用防護服絕大部分采用環(huán)氧乙烷熏蒸滅菌，完成后需要在適合的溫度和通風條件下解析7～14 d，否則會有環(huán)氧乙烷超標殘留對人體和環(huán)境造成危害。因此環(huán)氧乙烷滅菌方法無法滿足防疫對醫(yī)用防護服緊迫需要。為保障疫情防控急需的醫(yī)用防護服供給，工業(yè)和信息化部、國家藥監(jiān)局、國家衛(wèi)生健康委等有關(guān)部門組織專家研究論證并經(jīng)相關(guān)技術(shù)機構(gòu)審核，聯(lián)合頒布了《醫(yī)用一次性防護服輻照滅菌應(yīng)急規(guī)范(臨時)》，該規(guī)范指導(dǎo)了輻照滅菌一次性醫(yī)用防護服的工作，有效解決了防護服供應(yīng)瓶頸問題。

輻照滅菌是利用γ射線、能量低于5 MeV的X射線或10 MeV以下電子束殺滅微生物的過程[1]。該方法是世界發(fā)達國家廣泛應(yīng)用的滅菌方法，是國際原子能機構(gòu)重點推廣的核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一。γ輻照滅菌具有節(jié)能、高效、無有害殘留、不破壞包裝、常溫進行等諸多優(yōu)點。一般裝源量百萬居里以上的大型商用γ輻照裝置每天處理防護服的數(shù)量可達到5萬件以上。

《醫(yī)用一次性防護服輻照滅菌應(yīng)急規(guī)范(臨時)》為保障醫(yī)用防護服的供給而緊急頒布，因此沒有具體詳細說明醫(yī)用防護服輻照滅菌的工藝流程。為滿足迫切需求，臨時規(guī)范簡略了醫(yī)用防護服輻照滅菌劑量設(shè)定方法的選擇和設(shè)定過程，降低了對無菌保證水平的要求為(SAL=10-3)，沒有要求建立無菌保證水平達到(SAL=10-6)。臨時規(guī)范沒有提及市面上耐輻照性能較好的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)材料醫(yī)用防護服，對于醫(yī)用防護服材料輻照后效應(yīng)的具體性能要求和檢驗方法也沒有詳細說明。因此，從醫(yī)用防護服輻照滅菌劑量建立過程和其材料輻照后效應(yīng)兩方面，對PET材料的醫(yī)用防護服進行γ輻照滅菌工藝研究，對于醫(yī)用防護服輻照滅菌工作具有重要實踐意義。

本文選取PET為主要材料的醫(yī)用一次性防護服，其中一種有PU(聚氨酯)涂層，一種沒有PU涂層，PU涂層主要是增強阻隔性能和保護作用, 涂層影響防護服的過濾性能、防水、沾濕特性、防止血液穿透等。使用蘇州中核華東輻照有限公司BFT V型γ輻照裝置對研究對象進行輻照滅菌劑量設(shè)定和驗證，分別得出滿足無菌保證水平(SAL=10-6)有PU涂層的防護服滅菌劑量和沒有PU涂層的防護服滅菌劑量。明確了滅菌劑量建立程序，為醫(yī)用防護服輻照滅菌工藝提供參考。同時驗證了PU涂層對一次性醫(yī)用防護服的滅菌劑量沒有顯著影響。分別對醫(yī)用防護服PET材料樣品以0 kGy、20.0 kGy、30.0 kGy和50.0 kGy劑量進行輻照，分析PET材料樣品在一定劑量輻照后斷裂強力變化規(guī)律。依據(jù)研究結(jié)果對醫(yī)用一次性防護服γ輻照滅菌工藝提出建議。

1 實驗材料與設(shè)備

1.1 主要儀器與裝置

1.1.1主要實驗儀器 潔凈工作臺(SW-CJ-2FD-1650)：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；隔水式恒溫培養(yǎng)箱(GNP-9270)、霉菌培養(yǎng)箱(MJP-250)：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；紫外分光光度計(UV-2600)：日本島津公司；高純水裝置(CXW-015)：蘇州市創(chuàng)新氣氛水處理有限公司。

1.1.2主要裝置 實驗采用的裝置是由北京核二院比尼新技術(shù)有限公司設(shè)計的可裝源活度200萬Ci BFT V型γ輻照裝置，該γ輻照裝置實際裝源量145萬Ci，采用輥道輸送和電動傳輸相結(jié)合，在輻照室內(nèi)自動換層、換面，全自動實現(xiàn)一次輻照過程，射線效率最高可達到40%，日常生產(chǎn)吸收劑量不均勻度可控制在1.3以下。該γ輻照裝置有配備專門用于樣品高精度輻照的實驗線，精確度可控制在靶吸收劑量的±10%以內(nèi)，能實現(xiàn)劑量率為1 000 Gy/h定點輻照，可滿足實驗的需求。

1.2 主要材料與試劑

緊急物資醫(yī)用防護服樣品：由某公司提供，以PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)為主材，分為有PU(聚氨酯)涂層和無PU涂層兩種；無菌生理鹽水洗脫液、聚山梨酯80、蛋白胨；胰酪大豆陳瓊脂(TSA)、沙氏葡萄糖瓊脂(SDA)；大豆酪蛋白消化物肉湯(SCDB)。

輻射劑量計：英國產(chǎn)Harwell紅色4034劑量計，采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制作，測試劑量范圍5.0～50.0 kGy，吸光率測量變異系數(shù)小于2%。

2 實驗方法

2.1 實驗條件

本實驗在輻照加工生產(chǎn)常規(guī)條件下進行：溫度18～25 ℃，濕度40%～60%。

2.2 輻照滅菌工藝流程

國內(nèi)有研究表明，PP(聚丙烯)材料受輻照后分子鍵斷裂，產(chǎn)生游離自由基和過氧自由基，過氧自由基奪去PP分子鏈上的氫原子，形成氫過氧自由基，進一步反應(yīng)造成了PP的降解[2]。實踐經(jīng)驗也證實以PP無紡布為主材制作的醫(yī)用防護服耐輻照性較差，超過20.0 kGy劑量輻照后，PP防護服材料可能出現(xiàn)橫向斷裂強力明顯降低并低于標準要求的情況。國外有研究表明，PE材料比PP材料耐輻照性好，PET或PS(聚苯乙烯)耐輻照性能比PP材料和PE材料都要更好[3]。因此本研究以PET為主材的醫(yī)用防護服作為研究對象。

醫(yī)用防護服輻照工藝建立過程示于圖1，首先檢查醫(yī)用防護服樣品的完整性，觀察樣品表面有無破損情況。對所選醫(yī)用防護服產(chǎn)品初始微生物指標進行測定，結(jié)合實際情況并依據(jù)指標測定結(jié)果選擇輻照滅菌劑量確定方法，然后設(shè)計并實施相應(yīng)的輻照工藝。待輻照工藝完成后，進行輻照后無菌效果確認和PET醫(yī)用防護服材料輻照后性能評價，確保達到無菌保證水平要求，保證PET醫(yī)用防護服材料性能輻照后仍滿足標準要求，最后完成滅菌劑量設(shè)定，定期審核并維持該滅菌劑量。

2.3 初始微生物指標測試

2.3.1樣品稀出物抑菌實驗測試

1) 實驗組。分別取3件無菌的醫(yī)用防護服樣品(每件樣品取50 g)，在每件樣品上接種不超過100 cfu(colony forming units，指單位體積中的細菌群落總數(shù))的下列3種菌種：黑曲霉(ATCC16404)、枯草芽孢桿菌(ATCC6633)、白色念珠菌(ATCC10231)。在無菌條件下將上述樣品分別放入400 mL無菌SCDB培養(yǎng)基中。

圖1 醫(yī)用一次性防護服輻照滅菌工藝建立過程

2) 陽性對照。分別將不超過100 cfu的黑曲霉菌(ATCC16404)、枯草芽孢桿菌(ATCC6633)、白色念珠菌(ATCC10231)直接接種到400 mL無菌SCDB培養(yǎng)基中；

3) 陰性對照。無菌SCDB培養(yǎng)基400 mL。

接種后的各樣品分別置于培養(yǎng)箱中在(30±2) ℃條件下培養(yǎng)5 d，每天定時觀察微生物生長狀況并記錄。

2.3.2回收率測試 使樣品浸泡在洗脫液中，進行多次重復(fù)拍打洗脫振蕩(2 800次/min)2 min，再取4 mL洗脫液，平均接種至兩個平皿中，重復(fù)上述操作4次，最后一次向每個平皿注入15 mL TSA培養(yǎng)基覆蓋，待凝固后在30～35 ℃溫度下倒置培養(yǎng)72 h后計數(shù)。依據(jù)公式(1)，根據(jù)首次洗脫回收菌數(shù)與合計培養(yǎng)得到的菌數(shù)比值，計算得到微生物回收率。回收率的倒數(shù)為校正因子，校正因子用于修正測試中微生物無法從樣品上移除的比例。

回收率(%)=洗脫1次/(洗脫1次+洗脫2次+洗脫3次+洗脫4次+瓊脂覆蓋)×100%

(1)

2.3.3生物負載測試 以無菌操作，分別從醫(yī)用防護服樣品的袖口、衣領(lǐng)、腋下、褲腳、腹部各剪取10 g樣品，然后分別使用無菌生理鹽水洗脫液100 mL進行洗脫，將各樣品浸在洗脫液中，充分拍打振蕩2 min。將4 mL洗脫液分別注入兩個無菌平皿，每平皿2 mL，向平皿內(nèi)注入15 mL TSA培養(yǎng)基。使洗脫液與培養(yǎng)基充分混勻，凝固后在30～35 ℃溫度下倒置培養(yǎng)120 h后計數(shù)。依據(jù)公式(2)，計算每件產(chǎn)品總生物負載值：

生物負載水平校正后總平均值=生物負載水平總平均值×校正因子

(2)

2.4 斷裂強力測試

以無紡布為材料(包括PP、PET等材料)的醫(yī)用防護服在經(jīng)過輻照滅菌后都會造成其物理性能發(fā)生變化，出現(xiàn)力學強力下降的現(xiàn)象，影響使用效果。有研究結(jié)果表明，PET無紡布材料耐輻照性較好[4]。依據(jù)所獲得的無菌保證水平(SAL=10-3)和(SAL=10-6)的滅菌劑量數(shù)值，對防護服PET材料分別進行劑量為0 kGy(空白)、20.0 kGy、30.0 kGy和50.0 kGy的輻照實驗，實驗中每個劑量輻照5個樣品。對每個劑量輻照后的實驗樣品進行縱向和橫向斷裂強力測量，刪除5個實驗樣品縱向和橫向斷裂強力大于2倍標準差的異常值，再取平均值為最終實驗結(jié)果值。

3 結(jié)果與討論

3.1 初始微生物指標測試結(jié)果

3.1.1樣品稀出物抑菌實驗

醫(yī)用防護服材料樣品稀出物抑菌測試結(jié)果列于表1。

細菌和真菌抑菌性能測試中沒有出現(xiàn)明顯抑菌現(xiàn)象，因此，可采用將每件產(chǎn)品SIP(sample item portion，取樣份額，當SIP小于1的時候，表示取整個樣品的一部分進行測試)即取樣50 g接種到400 mL的SCDB中，然后在(30±2) ℃條件下培養(yǎng)進行無菌測試。

3.1.2回收率 有、無PU涂層的兩種醫(yī)用防護服微生物回收率結(jié)果列于表2、表3，微生物回收率均高于50%，符合測試要求，回收率測試有效。

因為有PU涂層后，醫(yī)用防護服材料的微生物附著能力變強，相對無涂層的醫(yī)用防護服材料更難洗脫下來。因此有PU涂層的醫(yī)用防護服材料的回收率平均值比無PU涂層的醫(yī)用防護服材料的回收率平均值小。校正因子作為回收率平均值的倒數(shù)，有PU涂層的醫(yī)用防護服材料的校正因子比無PU涂層的醫(yī)用防護服材料校正因子大。

表1 醫(yī)用一次性防護服材料樣品抑菌測試

表2 有PU涂層醫(yī)用一次性防護服微生物回收率測試

表3 無PU涂層醫(yī)用一次性防護服微生物回收率測試

3.1.3生物負載測試結(jié)果 生物負載測試結(jié)果如表4、表5所示。有PU涂層醫(yī)用防護服樣品和無PU涂層醫(yī)用防護服樣品生物負載水平經(jīng)過校正后，總平均值分別為31 185 cfu和37 699 cfu。

3.2 滅菌劑量設(shè)定方法選擇與實驗

醫(yī)用防護服屬于Ⅱ類醫(yī)療器械，對其防護安全性和有效性應(yīng)當加以控制。特別在新冠疫情期間，要保證在抗疫第一線的醫(yī)護工作人員能夠使用安全有效的醫(yī)用防護服。因此對于醫(yī)用防護服輻照滅菌劑量設(shè)定方法要認真選擇。使產(chǎn)品中菌落總數(shù)或指定菌種的數(shù)量達到無菌保證水平所需要的最低吸收劑量稱為滅菌劑量，該劑量設(shè)定過高會對產(chǎn)品造成不必要的輻照損傷并造成輻照產(chǎn)能浪費，滅菌劑量設(shè)定過低則會導(dǎo)致產(chǎn)品滅菌失敗[5]。

表4 有PU涂層醫(yī)用一次性防護服生物負載水平結(jié)果

表5 無PU涂層醫(yī)用一次性防護服生物負載水平結(jié)果

國際標準ISO11137-2中“醫(yī)療保健產(chǎn)品-輻照 第二部分的設(shè)定滅菌劑量”說明了三種輻照滅菌劑量設(shè)定方法，分別是：方法一，方法二，和VDmax方法[6]。

合理選擇滅菌劑量設(shè)定方法一般要考慮以下幾個因素：(1) 滅菌劑量設(shè)定所針對的產(chǎn)品批次；(2) 產(chǎn)品無菌保證水平(SAL)的要求；(3) 設(shè)定滅菌劑量實驗所需要的樣品數(shù)量；(4) 設(shè)定滅菌劑量實驗中是否可以使用樣品份額(SIP<1.0)；(5) 產(chǎn)品平均初始污染菌數(shù)量[7]。

此次防護服是單個產(chǎn)品批次，疫情期間防護服稀缺，因此在保證方法有效的前提下不宜采用方法二的大數(shù)量樣品實驗方式。同時，根據(jù)現(xiàn)有測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以PET為主的醫(yī)用防護服通常在潔凈環(huán)境中生產(chǎn)，平均初始污染菌數(shù)量通常在10 000～50 000 cfu/件范圍內(nèi)，可以使用醫(yī)用防護服樣品份額SIP<1.0實驗。醫(yī)用防護服輻照滅菌后無菌保證水平目標要求為(SAL=10-6)?；谏鲜龈饕蛩?，本設(shè)定滅菌劑量方案依據(jù)《醫(yī)用一次性防護服輻照滅菌應(yīng)急規(guī)范(臨時)》要求并結(jié)合ISO 11137-2中的方法一進行設(shè)定滅菌劑量。具體參考ISO 11137-2醫(yī)療器械輻射滅菌的有效性確認和常規(guī)控制的要求第二部分，確定總平均初始污染菌數(shù)量后，查ISO 11137-2表5得到無菌保證水平(SAL=10-2)對應(yīng)的驗證劑量，并進行相應(yīng)的驗證劑量工作。

3.3 驗證劑量輻照結(jié)果

分別從有PU涂層和無PU涂層產(chǎn)品的各自單個批次中選出100個單元產(chǎn)品的樣本，使用蘇州中核華東輻照有限公司的BFT Ⅴ型γ自動輻照裝置進行驗證劑量輻照。有PU涂層樣品的驗證劑量為15.9 kGy，所測實際吸收劑量范圍在14.5～17.1 kGy，最大吸收劑量未超出驗證劑量15.9 kGy的10%，最大吸收劑量與最少吸收劑量的算術(shù)平均值15.8 kGy不小于驗證劑量的90%，因此以該實際吸收劑量作為有PU涂層樣品的驗證劑量實驗可接受。同樣，無PU涂層樣品驗證劑量為16.2 kGy，所測實際吸收劑量范圍在15.1～17.5 kGy，最大吸收劑量未超出驗證劑量16.2 kGy的10%，最大吸收劑量與最小吸收劑量的算術(shù)平均值16.3 kGy不小于驗證劑量的90%，因此以該實際吸收劑量作為無PU涂層樣品的驗證劑量實驗可接受。

依據(jù)ISO 11737-2醫(yī)療器械滅菌—微生物學方法—第2部分：滅菌程序建立、驗證和保持過程中的無菌實驗。取有PU和無PU涂層樣品各100件以無菌操作，將相應(yīng)驗證劑量下輻照后的樣品，打開包裝，將樣品SIP分別移至400 mL大豆酪蛋白物液體培養(yǎng)基SCDB中，在(30±2) ℃條件下培養(yǎng)14 d，觀察結(jié)果。最終，經(jīng)過14 d的培養(yǎng)，兩種樣品無菌實驗陽性數(shù)為0，即陽性數(shù)不超過2個，結(jié)果可以接受，劑量驗證通過。無菌檢測依照前述驗證的方法進行，產(chǎn)品未出現(xiàn)明顯抑菌性，無菌實驗的結(jié)果均為陰性，且陰性對照為陰性結(jié)果，陽性對照為陽性結(jié)果，無菌實驗結(jié)果有效。

3.4 設(shè)定滅菌劑量

驗證劑量實驗中的實際吸收劑量在可接受不均勻度范圍內(nèi)，無菌實驗陽性數(shù)不超過2，劑量驗證可以接受。查ISO 11137-2表5，當無菌保證水平(SAL=10-6)時，有PU涂層和無PU涂層產(chǎn)品的滅菌劑量為30.6 kGy和30.8 kGy(設(shè)定SAL為10-6滅菌劑量應(yīng)是整個單元產(chǎn)品，即SIP=1)。在隨后的常規(guī)輻射滅菌過程中，應(yīng)通過劑量計監(jiān)測，證明每一個產(chǎn)品受到的最小吸收劑量能夠達到相應(yīng)的滅菌劑量，使滅菌保證水平為(SAL=10-3)或(SAL=10-6)，具體結(jié)果列于表6。

表6 設(shè)定醫(yī)用一次性防護服滅菌劑量

3.5 斷裂強力指標測試結(jié)果

醫(yī)用防護服PET材料輻照后斷裂強力測試結(jié)果列于表7。PET防護服材料未輻照前縱向斷裂強力為1 467.5 N，橫向斷裂強力為691.6 N，都高于國家標準《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》(GB 19082-2009)所要求的斷裂強力應(yīng)不小于45 N[8]。測試結(jié)果表明防護服PET材料樣品經(jīng)過20.0 kGy、30.0 kGy和50.0 kGy劑量輻照后其斷裂強力依然符合GB 19082-2009要求。

表7 醫(yī)用防護服PET材料輻照后斷裂強力測試結(jié)果

圖2 醫(yī)用防護服PET材料輻照后斷裂強力測試結(jié)果

如圖2所示，隨著劑量的增加，醫(yī)用防護服PET材料的縱向斷裂強力在劑量為20.0 kGy的時候數(shù)值有所下降，然后在劑量為30.0 kGy時略有上升，然后劑量為50.0 kGy時又略有下降。在0～50.0 kGy劑量范圍內(nèi)，對醫(yī)用防護服PET材料的幾乎沒有影響。樣品的縱向斷裂強力數(shù)值明顯高于橫向斷裂強力數(shù)值，總體都明顯大于45 N的標準要求。

上述實驗結(jié)果驗證了PET為主材的醫(yī)用防護服可以實現(xiàn)滅菌保證水平(SAL=10-3)和(SAL=10-6)的滅菌劑量的輻照后，其斷裂強力性能滿足標準要求。在一定程度上證實了PET防護服材料耐輻照性能。

3.6 滅菌劑量的維持

產(chǎn)品建立滅菌劑量后，該滅菌劑量的持續(xù)有效性需要通過劑量審核進行確認，周期一般為每3個月一次。環(huán)境、生產(chǎn)控制的回顧檢查，以及生物負載的測試應(yīng)包含在滅菌劑量審核過程之中協(xié)同進行。審核過程中提出的措施要應(yīng)用于待輻照產(chǎn)品族中的所有產(chǎn)品。如果回顧檢查發(fā)現(xiàn)輻照質(zhì)量控制上的不足，應(yīng)采取適當?shù)拇胧9]。如果劑量審核失敗，需要重新建立滅菌劑量，失敗的原因應(yīng)當調(diào)查并得到糾正。作為調(diào)查的一部分，應(yīng)當考慮到在之前劑量審核失敗的滅菌劑量下加工的各批次產(chǎn)品的影響，并應(yīng)對它們能否繼續(xù)使用進行風險評估。

4 結(jié)論

在《醫(yī)用一次性防護服輻照滅菌應(yīng)急規(guī)范(臨時)》指導(dǎo)下的輻照技術(shù)對解決新冠防疫工作所需醫(yī)用防護服的消毒滅菌生產(chǎn)瓶頸起到關(guān)鍵作用。因為疫情緊迫在短期內(nèi)需要輻照滅菌處理大量的醫(yī)用防護服。因此在指標要求上進行了論證并合理下降。臨時規(guī)范中要求無菌保證水平(SAL=10-3)并沒有達到(SAL=10-6)的要求。這主要是醫(yī)用防護服材料耐輻照性能有待研究論證，所以在輻照滅菌劑量上也相對保守。同時臨時規(guī)范在應(yīng)急情況下頒布，對醫(yī)用防護服材料和輻照工藝沒有全面和詳細論述。通過對基于PET材料的有PU涂層和無PU涂層的兩種醫(yī)用防護服樣品輻照滅菌劑量過程建立的研究，總結(jié)了醫(yī)用防護服滅菌劑量建立的方法，建立了無菌保證水平(SAL=10-6)的滅菌劑量，說明有無PU涂層對于防護服生物負載水平?jīng)]有明顯影響，因此對于滅菌劑量大小也沒有明顯影響。依據(jù)滅菌劑量約為20 kGy(SAL=10-3)和30 kGy(SAL=10-6)的結(jié)果，分別對PET材料進行20.0 kGy、30.0 kGy、50.0 kGy劑量輻照實驗，結(jié)果證實上述劑量對PET材料斷裂強力沒有明顯影響，在50.0 kGy劑量輻照后斷裂強力完全滿足國家標準GB 19082-2009的要求。初步確定了PET醫(yī)用防護服材料的耐輻照性能。研究結(jié)果證明所建立的以PET為主材的醫(yī)用防護服輻照工藝可行。

相較于傳統(tǒng)環(huán)氧乙烷滅菌，采用輻照技術(shù)在滅菌周期、環(huán)境保護、效率效果等方面均有顯著優(yōu)勢，但是由于制作醫(yī)用防護服的材料不同，各種材料的輻照后效應(yīng)有明顯區(qū)別。因為對醫(yī)用防護服的防護性能的嚴格要求，所以需要進一步針對不同的醫(yī)用防護服材料進行更深入的研究，通過大量的輻照實驗和老化實驗論證各種醫(yī)用防護服材料的輻照效應(yīng)，在確保達到輻照滅菌效果后，其本身防護性能不被破壞，仍然滿足標準要求。輻照加工企業(yè)，應(yīng)針對輻照醫(yī)用防護服的特點，不斷提升γ輻照裝置的技術(shù)水平，同時優(yōu)化輻照工藝，在滿足輻照質(zhì)量的前提下，降低輻照醫(yī)用防護服的成本，充分發(fā)揮γ輻照技術(shù)的優(yōu)勢，更好發(fā)揮其在消毒滅菌領(lǐng)域中的重要作用。