醫(yī)用含酶清潔劑概述

余 鑫 胡方圓

（3M中國有限公司，上海，200233）

醫(yī)用清潔劑是指用于醫(yī)療器械清洗包括手工清洗或機械清洗的清潔類產(chǎn)品[1]。WS 310.1—2016《醫(yī)院消毒供應(yīng)中心 第1部分：管理規(guī)范》將醫(yī)院常用的清潔劑分為堿性清潔劑、中性清潔劑、酸性清潔劑及含酶清潔劑。堿性清潔劑是指pH＞7.5的清潔劑。堿性清潔劑對各類有機物有較好的去除作用，對金屬腐蝕性小。中性清潔劑是指pH6.5～7.5的清潔劑，對金屬無腐蝕。酸性清潔劑是指pH＜6.5的清潔劑。酸性清潔劑對無機固體粒子有較好的溶解去除作用，主要用于除銹除垢。含酶清潔劑是指含有生物酶的醫(yī)用清潔劑。由于含酶清潔劑能快速分解蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等多種有機污染物，有較強的去污能力，因此在醫(yī)療器械的清洗過程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 醫(yī)用含酶清潔劑的組成

含酶清潔劑除了有一種或多種生物酶外，還含有表面活性劑及其他助劑。這些成分各自發(fā)揮其功能，同時又相互作用組成一個整體。下面就對含酶清潔劑配方中的主要成分進行介紹。

1.1 酶

酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質(zhì)或RNA[2]。1878年，Kunne把酵母中進行酒精發(fā)酵的物質(zhì)稱為Enzyme，這個單詞來自希臘文，含義是“在酒精中”。20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。1982年，T.R.Cech和S.Altman發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。由于酶對于其底物具有高度特異性，根據(jù)污染物種類不同，醫(yī)用清潔劑中需要加入一種或多種酶。

1.1.1 蛋白酶

對于醫(yī)用含酶清潔劑，蛋白酶是非常重要的一種酶。常見的醫(yī)療器械污染物包括血液、組織和黏膜等。這些污物中含有大量蛋白質(zhì)。一般清潔劑對于蛋白質(zhì)，尤其是已經(jīng)干涸或變性的蛋白質(zhì)去除效果并不理想。蛋白酶可以將來自醫(yī)療器械污染物中的蛋白質(zhì)分解成氨基酸和多肽。氨基酸和多肽與完整的蛋白質(zhì)相比，更易溶于水，因此也更容易從醫(yī)療器械表面清除。

1.1.2 淀粉酶

淀粉酶指可作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖原等的酶。根據(jù)淀粉酶的生物來源可分為麥芽淀粉酶、唾液淀粉酶、胰淀粉酶、細(xì)菌淀粉酶。根據(jù)淀粉酶不同催化水解方式，可分為α淀粉酶、β淀粉酶等。α淀粉酶廣泛分布于唾液、胰、麥芽及微生物細(xì)胞中，作用于葡聚糖鍵。β淀粉酶主要見于大麥、小麥、甘薯、大豆等植物中，此外，在細(xì)菌、牛乳、霉菌中也廣泛存在。β淀粉酶與α淀粉酶的不同點在于，它是從末端逐次以麥芽糖為單位切斷葡聚糖。α淀粉酶和β淀粉酶對于含有直鏈淀粉、支鏈淀粉及多糖等污染物都有較好的分解效果。

1.1.3 纖維素酶

纖維素酶是指可以分解纖維素，從而轉(zhuǎn)化不溶性纖維素為可溶性的寡糖或單糖的蛋白質(zhì)。纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中。細(xì)菌、真菌、動物體內(nèi)等都能產(chǎn)生纖維素酶。一般廣泛用于生產(chǎn)和生活的纖維素酶來自微生物，特別是真菌中。比較典型的有木霉屬、曲霉屬和青霉屬。

1.1.4 脂肪酶

脂肪酶屬于羧基酯水解酶類，能夠逐步將甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的動、植物和微生物（如霉菌、細(xì)菌等）組織中。脂肪酶通過水解作用將脂質(zhì)分解。因為脂肪不溶于水，而水解作用只發(fā)生在脂質(zhì)和水的有限的接觸面上，因此需要具有乳化及增容作用的表面活性劑增加水油兩相的接觸面，從而提高脂肪酶的效率。

1.1.5 酶活力

酶活力也稱酶活性，是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力[3]。酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率來表示。酶催化的轉(zhuǎn)化速率越快，酶的活力就越高；反之，速率越慢，酶的活力就越低。所以，測定酶的活力就是測定酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率。酶轉(zhuǎn)化速率可以用單位時間內(nèi)單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。酶活力的測定既可以通過定量測定酶反應(yīng)的產(chǎn)物或底物數(shù)量隨反應(yīng)時間的變化，也可以通過定量測定酶反應(yīng)底物或產(chǎn)物中某一性質(zhì)的變化，如黏度變化來測定。T/WSJD 002－2019《醫(yī)用清洗劑衛(wèi)生要求》提供了蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶活力的測試方法。蛋白酶的測試方法有兩種，第一種是在特定的溫度和時間，用蛋白酶水解偶氮酪蛋白。通過光譜定量分析得到的產(chǎn)物。第二種蛋白酶活力的測定方法是福林酚法。它是利用蛋白酶分解酪素生成含酚基氨基酸的呈色反應(yīng)，來間接測定蛋白酶的活力。磷鎢酸和磷鉬酸混合試劑，即福林酚試劑，堿性條件下極不穩(wěn)定，易被酚類化合物還原而呈藍(lán)色。由于蛋白質(zhì)中含有具有酚基的氨基酸，蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物也可呈此反應(yīng)。在特定溫度條件下,單位時間水解酪素產(chǎn)生單位質(zhì)量酪氨酸所需的酶量,規(guī)定為一個酶活力單位。α淀粉酶能將淀粉分子鏈中的葡萄糖苷鍵隨機切斷成長短不一的短鏈糊精、少量麥芽糖和葡萄糖，而使淀粉對碘呈藍(lán)紫色的特異性反應(yīng)逐漸消失，呈紅棕色，其顏色消失的速度與酶活性有關(guān)，可通過反應(yīng)后的吸光度計算其酶活力。單位體積的α淀粉酶，于特定溫度和pH條件，分解可溶性淀粉的量即為一個淀粉酶活力單位。脂肪酶在一定條件下，能使甘油三酯水解成脂肪酸、甘油二酯、甘油酸和甘油，所釋放的脂肪酸，可用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液進行中和滴定，用pH計或酚酞指示液指示反應(yīng)終點，根據(jù)消耗的堿量，計算其酶活力。單位體積脂肪酶于特定溫度和pH條件下，水解脂肪每分鐘產(chǎn)生的脂肪酸的量即為一個脂肪酶活力單位[4]。

1.1.6 酶穩(wěn)定性

酶的穩(wěn)定性指酶抵抗各種因素的影響，保持其生物活力的能力。C.B.Anfinsen通過研究牛胰核糖核酸酶的折疊過程,開辟了近代蛋白質(zhì)折疊的研究，為此，Anfinsen獲得了1972年的諾貝爾化學(xué)獎。高濃度鹽、某些金屬離子、過高的溫度、冷凍和脫水、震動、剪切、超聲波及壓力等因素都會影響酶分子的穩(wěn)定性。《醫(yī)用清洗劑衛(wèi)生要求》規(guī)定醫(yī)用含酶清潔劑，在室溫、避光、密封保存條件下，標(biāo)示有效期內(nèi)，酶活性下降率應(yīng)不大于20%。如何維持酶的活性，就是酶清潔劑的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過長期的探索和實踐，在酶制劑中提高酶穩(wěn)定性有了一些行之有效的方法。例如通過金屬離子與多肽鏈的結(jié)合或通過酶蛋白與脂類形成復(fù)合物，可以增加酶蛋白的穩(wěn)定性。原因是金屬離子或脂分子等結(jié)合到疏水簇上，屏蔽了酶蛋白表面的疏水區(qū)域，保護了酶蛋白。另外，一些小分子量的添加劑通過誘導(dǎo)蛋白質(zhì)優(yōu)先水合作用增加其穩(wěn)定性。添加劑防止其他物質(zhì)與蛋白質(zhì)分子結(jié)合從而提高其屏蔽不利影響的能力[5]。酶分子在多元醇存在的條件下，水表面張力的增加引起水合作用。蛋白質(zhì)分子間的作用力的損失和適宜的折疊結(jié)構(gòu)會增加蛋白質(zhì)和溶劑間的界面，從而增加添加劑和蛋白質(zhì)分子間的結(jié)合度，使蛋白質(zhì)分子的穩(wěn)定性增加[6]。陽離子表面活性劑對蛋白酶的穩(wěn)定性也有影響，其分子結(jié)構(gòu)上烷基的大小對這種影響起到?jīng)Q定性作用[7]。

1.2 表面活性劑

表面活性劑是指能使溶液表面張力顯著下降的物質(zhì)。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩性：一端為親水基團，另一端為疏水基團。人類利用表面活性劑的歷史可以追溯到3 000年前，當(dāng)時人類利用動物油脂和草木灰制成最早的人造表面活性劑，用于日常清潔。19世紀(jì)中葉，肥皂開始實現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，同時期也出現(xiàn)了其他化學(xué)合成的表面活性劑。表面活性劑分為離子型表面活性劑包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑，非離子型表面活性劑，兩性表面活性劑等。在清潔劑中，表面活性劑發(fā)揮洗滌、潤濕、乳化、起泡及增溶、殺菌等一系列物理化學(xué)作用。這就要求在選用表面活性劑時應(yīng)該考慮到其本身各方面的性能，包括表面活性劑的臨界膠束濃度（critical micelle concentration，CMC)、克拉夫特點（Kraftt point）、濁點、親水親油平衡值（hydrophile-lipophile balance value，HLB)等。同時，最好選擇低泡的表面活性劑。因為清潔劑泡沫會阻擋視線，從而造成操作人員在清洗過程中被銳利器械意外傷害。過多泡沫也會造成自動清洗機失壓，使循環(huán)泵無法正常工作。

1.3 其他成分

除表面活性劑與酶外，醫(yī)用含酶清潔劑還可以根據(jù)實際應(yīng)用的需要加入其他成分。所有成分必須滿足如下要求：首先，各成分與人體組織有較好的相容性，對人體無毒、無刺激。其次，與醫(yī)療器械及其材料有較好的材料相容性，不與醫(yī)療器械發(fā)生反應(yīng)或產(chǎn)生有毒、有害的產(chǎn)物。再次，應(yīng)沒有或僅有輕微的金屬腐蝕性，不影響醫(yī)療器械的機械性能，不影響消毒滅菌因子的穿透。最后，醫(yī)用清潔劑及其降解產(chǎn)物應(yīng)綠色環(huán)保，不造成環(huán)境污染。

2 功能與應(yīng)用

2.1 污染物清除

醫(yī)用器械在使用過程中可能接觸患者的血液與組織，也會沾染化學(xué)制劑、體液等污物。在機器清洗中，如果這些污染物中的蛋白質(zhì)沒有在清洗階段被去除，它們將在后續(xù)的熱力學(xué)消毒階段變性。變性的蛋白質(zhì)在后續(xù)清洗過程中很難被去除。因此，保證清洗質(zhì)量是非常必要的，否則會給工作人員及患者帶來感染的風(fēng)險。在被下一位患者使用之前，醫(yī)療器械會經(jīng)過清洗、消毒、打包、滅菌、儲存等一系列再處理的過程。清洗的目的是將污物帶離物體表面，溶解或分散在清潔劑里，并通過漂洗徹底脫離醫(yī)療器械。清潔劑應(yīng)該具有較強的去污能力，與清洗的器械和清洗機有良好的相容性，并且易于漂洗。

2.2 清洗預(yù)處理

為了防止污染物干涸或變性，器械使用之后宜立即對其進行清洗預(yù)處理。在臨床實踐中，由于手術(shù)室及臨床科室的器械需要回收到供應(yīng)室集中處理，夜間手術(shù)所使用的器械需要放置到隔天才能清洗等原因，造成器械從使用到清洗有一定的時間間隔。隨著間隔時間的延長，器材上的污物會干涸，干涸污物將更難清除。干涸污物不僅會引起器械清洗合格率的降低，更會導(dǎo)致消毒和滅菌的有效性降低甚至失效。美國《醫(yī)療機構(gòu)壓力蒸汽滅菌和無菌保障綜合指南》（AAMI ST79）推薦使用醫(yī)療器械專用保濕劑對不能及時清洗或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器械進行預(yù)保濕處理。選擇專用的保濕劑可以提高復(fù)用醫(yī)療器械的去污效果，同時節(jié)約后續(xù)器械清洗的時間和成本。根據(jù)魏靜蓉等[8]研究，手術(shù)器械存放時間小于1h,清洗合格率高達(dá)99.21%，而存放時間大于1h清洗合格率只有63.92%。該研究說明手術(shù)器械清洗合格率與放置時間的長短成負(fù)相關(guān)性。為了降低器械存放時間對清洗質(zhì)量的影響，需要在清洗前對器械進行有效預(yù)處理。

除了普通手術(shù)器械，正確的預(yù)處理對于軟式內(nèi)鏡的清洗消毒也非常重要。盡管軟式內(nèi)鏡從診療到清洗消毒間隔時間一般較短，但由于其特殊的管路結(jié)構(gòu)設(shè)計，仍然要求在清洗前對其進行床旁預(yù)處理。內(nèi)鏡從患者體內(nèi)取出后、光源和視頻處理器拆離前，立即用含有清洗液的一次性濕巾或含酶濕紗布擦去外表面污物，并將內(nèi)鏡先端置入裝有清洗液的容器中，啟動吸引功能，抽吸清洗液直至其流入吸引管。完成以上預(yù)處理過程后，再將內(nèi)鏡通過運送容器送至清洗消毒室內(nèi)。

2.3 生物膜去除

器械無法及時清洗除了會引起后續(xù)清洗困難，還會導(dǎo)致微生物滋生，甚至造成生物膜形成。當(dāng)游離細(xì)菌集合體黏附于器物表面，并通過分泌黏性基質(zhì)形成菌落，菌落生長包埋于胞外多糖基質(zhì)中，隨即形成生物膜，它是細(xì)菌為了適應(yīng)生存環(huán)境而形成的與游離細(xì)菌相對應(yīng)的生存形式，是一種細(xì)菌在特殊環(huán)境下的生存狀態(tài)[9]。生物膜一旦形成即具有較強的黏附力，一般的抗生素和消毒劑難以穿透其胞外多糖基質(zhì)及蛋白質(zhì)層，給微生物殺滅和器械清洗帶來困難，為醫(yī)院感染埋下隱患。Akinbobola等采用過氧乙酸殺滅銅綠假單胞菌的實驗顯示，細(xì)菌形成生物膜后，會增加對消毒劑的抗力，且越成熟的生物膜對消毒劑的抗力越強。浮游狀態(tài)下的銅綠假單胞菌，20 mg/L濃度的過氧乙酸溶液中，被快速而有效殺滅。生物膜內(nèi)的銅綠假單胞菌，2000 mg/L濃度的過氧乙酸溶液中，作用5 min仍存活[10]。

為了研究細(xì)菌生物膜的形成規(guī)律和有效清除的方法，國內(nèi)外學(xué)者建立了細(xì)菌生物膜多種培養(yǎng)方法和檢測方法。目前被廣泛使用的細(xì)菌生物膜培養(yǎng)方法有微孔板法、試管法、置片法、平板膜片法、管路法等。細(xì)菌生物膜檢測方法有高效液相色譜、微生物培養(yǎng)、掃描電子顯微鏡等。按照不同的生物膜培養(yǎng)及檢測方法，不同的清潔過程，國內(nèi)外還進行了清潔劑對生物膜去除效果的研究。劉芝蘭等[11]建立了一套基于平板膜片生物膜反應(yīng)器的銅綠假單胞菌生物膜的培養(yǎng)方法，并通過驗證和評估證明該方法培養(yǎng)的銅綠假單胞菌生物膜效果可靠、準(zhǔn)確、結(jié)果穩(wěn)定。同時，使用不同類型的清潔劑對銅綠假單胞菌生物膜樣品進行清洗，實驗證明含酶清潔劑對生物膜樣品去除率最高。邱俠、張流波等[12]采用持續(xù)灌流培養(yǎng)技術(shù)和活菌計數(shù)及掃描電鏡技術(shù),對人工生物膜及其清洗消毒效果進行了觀察。經(jīng)連續(xù)6d的培養(yǎng)，在聚四氟乙烯管內(nèi)壁的銅綠假單胞菌形成了黏附穩(wěn)定性較好的生物膜，繼而用含酶清洗液加鄰苯二甲醛實現(xiàn)了對生物膜良好的清除效果。此項研究說明，含酶清潔劑之所以能對生物膜去除具有明顯的效果，有賴于其中各組分的相互協(xié)同作用。首先，酶是一種具有催化活性的蛋白質(zhì)，短時間內(nèi)能分解大量底物。由于生物膜的膜結(jié)構(gòu)中含有蛋白質(zhì)、多糖等多種成分，常常需要多種酶（蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶）同時作用才能有效分解。其次，表面活性劑等成分可輔助污物在水中形成膠束并將其有效去除。在生物膜的結(jié)構(gòu)被破壞后，殺菌成分可抵達(dá)微生物表面將其快速殺滅。李六億、楊萍等[13]研究證明酶能有效地分解有機物和蛋白質(zhì)。特別對于管腔類器械，酶清潔劑可以進入管腔的內(nèi)表面并分解有機物，降低物體表面生物負(fù)荷3～5個對數(shù)級水平，從而提高清洗效果。

3 結(jié)語

本文就醫(yī)用含酶清潔劑的組成、功能和應(yīng)用進行了綜述。隨著醫(yī)療水平的不斷提高，器械清洗作為控制醫(yī)院感染源頭的重要手段，將會越來越受到各方面的關(guān)注。清洗質(zhì)量是影響醫(yī)療護理安全的重要因素，應(yīng)根據(jù)不同情況選擇合格的醫(yī)療器械專用清洗劑。相信隨著對器械清洗研究的不斷深入和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及創(chuàng)新，新的醫(yī)用含酶清潔劑也將不斷應(yīng)用于臨床，更好地保障醫(yī)療質(zhì)量和安全。