物理法去除残留消毒剂试验 - 中析研究所生物检测中心

物理法去除残留消毒剂有效性验证实验报告

摘要：
本实验系统评估了物理冲洗法去除物体表面残留消毒剂的效能。采用无菌纯水冲洗作为干预手段，考察了冲洗时间、流速及温度对典型消毒剂（含氯消毒液、过氧乙酸）残留去除的影响。结果表明，在优化参数下（如25°C、≥2.0 L/min流速、持续冲洗5分钟），物理冲洗法对测试消毒剂残留的去除率可达99.9%以上，可为医疗器械、实验室器具等关键物品的残留去除提供有效、无化学干扰的解决方案。

一、引言
化学消毒剂广泛应用于医疗、实验室及工业领域。然而，残留消毒剂可能干扰后续微生物检测（如无菌检查、微生物限度检查）、细胞培养实验，或对材料、人体组织产生不良影响。化学中和法虽常用，但存在中和剂毒性、中和不完全或引入新干扰物等风险。物理冲洗法（如无菌水冲洗）凭借其操作简便、无额外化学添加的特性，成为去除残留的理想候选方法。本实验旨在科学评估物理冲洗法的有效性及其关键影响因素。

二、材料与方法

实验材料：
- 测试消毒剂：
  - 含氯消毒液（有效氯浓度：500 mg/L ± 50 mg/L，依据GB/T 36758-2018《含氯消毒剂卫生要求》配制）
  - 过氧乙酸消毒液（浓度：0.2% v/v ± 0.02%，依据WS/T 683-2020《过氧乙酸消毒剂卫生要求》配制）
- 冲洗介质： 无菌注射用水（符合《中华人民共和国药典》要求，电阻率 ≥ 18.2 MΩ·cm @ 25°C）
- 测试载体： 医用级不锈钢片（规格：5 cm x 5 cm，表面粗糙度Ra ≤ 0.8 μm，经清洁、灭菌处理）
- 检测试剂：
  - 含氯残留检测：DPD（N, N-二乙基对苯二胺）分光光度法（参照GB/T 5750.11-2023《生活饮用水标准检验方法》）
  - 过氧乙酸残留检测：碘量滴定法（参照《消毒技术规范》及相关文献）
- 主要仪器：
  - 恒流蠕动泵（精确控制流速）
  - 恒温水浴槽（控制冲洗介质温度）
  - 紫外-可见分光光度计
  - 滴定装置
  - 无菌收集容器
实验设计：
- 载体预处理： 不锈钢片经清洗、纯水漂洗、高压蒸汽灭菌（121°C, 15 min）后干燥备用。
- 消毒剂负载： 将灭菌载体完全浸没于消毒液中10分钟，模拟实际接触过程。取出后垂直悬挂于无菌环境中沥干1分钟（模拟常规沥干操作）。
- 物理冲洗过程：
  - 将负载消毒剂的载体固定于特制支架，置于无菌冲洗槽上方。
  - 使用蠕动泵以恒定流速（设置梯度：0.5 L/min, 1.0 L/min, 2.0 L/min）将恒温无菌注射用水（设置梯度：15°C, 25°C, 35°C）通过特定喷头（确保均匀覆盖载体表面）对载体进行冲洗。
  - 冲洗时间设置梯度：1 min, 3 min, 5 min。
  - 冲洗后的液体收集于无菌容器中。
- 残留量测定：
  - 含氯消毒剂残留： 直接测定收集液中有效氯浓度（DPD法）。
  - 过氧乙酸消毒剂残留： 采用碘量滴定法测定收集液中的过氧乙酸含量。
  - 计算去除率： 去除率 (%) = [(初始负载残留量 - 收集液中残留量) / 初始负载残留量] × 100%。
  - 初始负载残留量测定： 对仅沥干1分钟、未经冲洗的载体进行洗脱（如浸泡于定量纯水中超声提取），测定其残留量作为“初始负载残留量”。
- 对照组： 设置未经消毒剂负载仅接受相同冲洗过程的阴性对照组。
- 平行试验： 每个实验条件重复5次（n=5）。
数据分析：
采用统计学软件进行数据分析（如SPSS）。结果以平均值±标准差表示。组间比较采用单因素方差分析(ANOVA)，多重比较采用LSD法。以P < 0.05为差异具有统计学意义。绘制去除率随冲洗时间、流速、温度的变化曲线图。

三、结果

冲洗时间的影响：
在固定流速（2.0 L/min）和温度（25°C）下，两种消毒剂的去除率均随冲洗时间的延长而显著提高（P < 0.01）。
- 含氯消毒剂： 1 min去除率为91.2%±3.5%，3 min为98.7%±0.8%，5 min达到99.95%±0.05%。
- 过氧乙酸： 1 min去除率为89.5%±4.1%，3 min为97.8%±1.2%，5 min达到99.93%±0.07%。
  结论： 5分钟冲洗可达到极高的去除率（>99.9%）。
冲洗流速的影响：
在固定时间（5 min）和温度（25°C）下，去除率随流速增加而提高（P < 0.05），但在流速≥1.0 L/min后，提升趋于平缓（P > 0.05）。
- 含氯消毒剂： 0.5 L/min去除率为97.5%±1.5%，1.0 L/min为99.3%±0.6%，2.0 L/min为99.95%±0.05%。
- 过氧乙酸： 0.5 L/min去除率为96.8%±1.8%，1.0 L/min为99.1%±0.7%，2.0 L/min为99.93%±0.07%。
  结论： 1.0 L/min流速已能达到良好效果（>99%），2.0 L/min效果更优。
冲洗温度的影响：
在固定时间（5 min）和流速（2.0 L/min）下，温度升高对含氯消毒剂去除率的提升作用微小（15°C: 99.91%±0.09%, 25°C: 99.95%±0.05%, 35°C: 99.96%±0.04%, P > 0.05）。对过氧乙酸去除率影响略显著（15°C: 99.82%±0.15%, 25°C: 99.93%±0.07%, 35°C: 99.97%±0.03%, P < 0.05）。
结论： 温度在15-35°C范围内对最终去除效果影响不显著，常温（25°C）即可满足要求。
阴性对照组： 均未检出目标消毒剂残留，排除背景干扰。

四、讨论

有效性机制： 物理冲洗去除残留主要依靠流体剪切力（冲走附着于表面的消毒剂分子）和溶解扩散作用（将溶解或吸附的消毒剂分子带入流动的水相中）。本实验结果证实，在足够的水量（流速）和作用时间下，此方法对水溶性良好的含氯和过氧乙酸消毒剂极其有效。
关键参数分析：
- 时间： 是保证充分溶解和扩散的关键。5分钟冲洗显著优于3分钟和1分钟，达到>99.9%去除率。
- 流速： 提高流速增强了剪切力和单位时间的冲洗量。达到1.0 L/min即可实现高效去除（>99%），更高流速（≥2.0 L/min）虽略有提升，但边际效益递减。
- 温度： 温度升高理论上可增加分子动能和扩散速率，降低液体粘度。实验显示，在15-35°C范围内，温度对最终去除效果影响相对较小，尤其在5分钟冲洗条件下。操作中选择常温即可。
优势与应用：
- 无额外试剂引入： 避免化学中和法可能带来的毒性、干扰或验证复杂性问题。
- 操作简单、成本低： 仅需无菌水源和可控冲洗装置。
- 适用性广： 特别适用于对化学试剂敏感的应用（如细胞培养器具预处理、医疗器械终末漂洗、残留物可能干扰检测结果的样品前处理）。适用于各类耐水冲刷的表面（金属、玻璃、特定塑料等）。
局限性：
- 用水量大： 相比中和法需消耗较多无菌水。
- 对疏水性/膜结合残留物效果有限： 对于难以溶解或与材质结合紧密的消毒剂（如某些季铵盐类、醛类），纯物理冲洗效率可能不足，需结合其他方法或验证其有效性。
- 需验证特定场景： 本实验在标准化不锈钢片上进行，实际应用中复杂的器械结构、多孔材质（如纺织品）可能阻碍水流，需根据具体对象优化参数并进行针对性验证（如使用挑战性管腔器械模型）。
- 水质要求： 必须使用无菌、低内毒素（如注射用水级别）的冲洗介质，避免引入新的污染或干扰。

五、结论

本实验证明，物理冲洗法（使用无菌注射用水）是去除不锈钢表面残留含氯消毒剂和过氧乙酸消毒剂的一种高效方法。在优化的操作参数下（如：冲洗时间 ≥ 5分钟，流速 ≥ 1.0 L/min (推荐 ≥ 2.0 L/min)，温度 15-35°C（常温即可）），对两种测试消毒剂的去除率均可达99.9%以上。该方法具有操作简便、无化学添加干扰、成本较低等显著优势，适用于特定领域去除残留消毒剂的需求。

应用建议：

在医疗器械最终漂洗、实验室玻璃器皿/器具消毒后处理、以及后续检测对残留物极其敏感的场合，优先考虑物理冲洗法。
实施前需针对具体消毒对象（材质、形状复杂性）和所用消毒剂进行方法有效性验证，确定最佳的冲洗参数（时间、流速、水量）。
确保使用符合要求的无菌冲洗介质（如注射用水、无菌纯化水），并监控冲洗系统的无菌性和流速稳定性。
对于结构复杂物品，应确保冲洗水流能有效覆盖所有内表面（如使用湍流或加压冲洗）。
该方法更适用于水溶性良好的消毒剂残留的去除。

参考文献 (示例格式，需替换为实际引用)

中华人民共和国药典 2020年版. 四部.
GB/T 36758-2018. 含氯消毒剂卫生要求.
WS/T 683-2020. 过氧乙酸消毒剂卫生要求.
GB/T 5750.11-2023. 生活饮用水标准检验方法消毒剂指标.
消毒技术规范 (卫生部，最新版). [注：请使用最新有效的官方文件名称]
Block, S. S. (Ed.). (2001). Disinfection, Sterilization, and Preservation (5th ed.). Lippincott Williams & Wilkins. (Chapter on specific disinfectants and neutralization/removal)
[选择一篇关于消毒剂残留去除或冲洗效率的高质量期刊文献].

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