13.4：测试防腐剂和消毒剂的有效性
- Page ID
- 200033
学习目标
- 描述为什么使用苯酚系数
- 比较和对比磁盘扩散、使用稀释和使用中方法，以测试防腐剂、消毒剂和消毒剂的有效性
各种化学消毒剂的有效性反映在描述它们的术语中。 化学消毒剂按其活性力量进行分组，每个类别都反映了其成分消毒剂有效对抗的微生物和病毒的类型。 高级杀菌剂具有杀灭营养细胞、真菌、病毒和内孢子的能力，可长时间使用，从而实现灭菌。 顾名思义，中级杀菌剂对内孢子和某些病毒的效果较差，而低水平的杀菌剂只能杀死植物细胞和某些包膜病毒，对内孢子无效。
但是，有几种环境条件会影响抗微生物剂的效力及其有效性。 例如，曝光时间特别重要，曝光时间越长，功效越长。 同样，化学制剂的浓度也很重要，浓度越高比低浓度更有效。 温度、pH 值和其他因素也会影响消毒剂的效力。
确定化学制剂有效性的一种方法包括在使用前后擦拭表面，以确认在使用过程中是否保留了无菌区域。 其他测试将在以下各节中介绍。 这些测试允许在临床环境中维持适当的消毒方案，控制微生物的生长，以保护患者、卫生保健工作者和社区。
苯酚系数
消毒剂或防腐剂的有效性可以通过多种方式来确定。 从历史上看，人们经常将化学制剂的有效性与约瑟夫·李斯特使用的第一种化学制剂苯酚的有效性进行比较。 1903 年，英国化学家塞缪尔·里迪亚尔（1863—1929 年）和 J.T. Ainslie Walker（1868—1930）制定了一项协议，将各种化学物质的有效性与苯酚的有效性进行比较，使用金黄色葡萄球菌（一种革兰氏阳性细菌）和沙门氏菌作为测试生物肠道血清伤寒（一种革兰氏阴性细菌）。 他们将测试细菌暴露在用水稀释的抗微生物化学溶液中 7.5 分钟。 然后，他们计算了测试的两种细菌中每种化学物质的苯酚系数。 苯酚系数为 1.0 表示该化学制剂的有效性水平与苯酚大致相同。 苯酚系数小于 1.0 的化学制剂的效果不如苯酚。 福尔马林就是一个例子，其苯酚系数分别为0.3（金黄色葡萄球菌）和0.7（S. enterica serovar Typhi）。 苯酚系数大于 1.0 的化学制剂比苯酚（例如氯胺）更有效，苯酚系数分别为 133 和 100。 尽管苯酚系数曾经是衡量有效性的有用方法，但它已不再常用，因为所使用的条件和生物是任意选择的。
练习\(\PageIndex{1}\)
三个消毒剂有效性等级有什么区别？
磁盘扩散法
圆盘扩散法涉及在单独的无菌滤纸盘上施加不同的化学物质（图\(\PageIndex{1}\)）。 然后将圆盘放在已经接种了靶向细菌的琼脂板上，化学物质会从圆盘中扩散到接种细菌的琼脂中。 随着细菌 “草坪” 的生长，抑制微生物生长的区域被观察为圆盘周围的空旷区域。 尽管还有其他因素会影响抑制区的大小（例如，抑制剂是否可溶于水并能在琼脂中扩散），但较大的区域通常与化学制剂抑制效果的提高有关。 每个区域的直径以毫米为单位测量。
练习\(\PageIndex{2}\)
在比较两种消毒剂对同一个微生物的活性时，使用磁盘扩散试验，假设两者都是水溶性并且很容易在琼脂中扩散，那么更有效的消毒剂的抑制区域会更大还是更小？
使用稀释试验
其他方法也用于测量临床环境中化学制剂的有效性。 使用稀释测试通常用于确定化学品在无生命表面上的消毒效果。 在这项测试中，将一瓶不锈钢浸入目标微生物的培养物中，然后干燥。 然后将气瓶浸入不同浓度的消毒剂溶液中一段规定的时间。 最后，将试管转移到一个新的试管中，该试管中装有不含消毒剂的新鲜无菌培养基，然后对该试管进行孵育。 培养基中存在浊度可以证明细菌存活，而消毒剂杀死圆柱体上的目标生物不会产生混浊。
国际官方农业化学家协会（AOAC）是一个制定了许多协议标准的非营利组织，该组织已确定，60个复制品中至少有59个必须在此类测试中没有增长才能获得及格结果，并且不同批次的结果必须是可重复的消毒剂和在不同的日子使用时。 消毒剂制造商按照 EPA 的指定，进行使用稀释测试，以验证其产品的功效声明。
练习\(\PageIndex{3}\)
使用稀释测试是否在临床环境中进行？ 为什么？
使用中测试
在用测试可以确定临床环境中积极使用的消毒剂溶液是否受到微生物污染（图\(\PageIndex{2}\)）。 将 1 mL 的已用消毒剂样本稀释到 9 mL 的无菌肉汤培养基中，其中还含有一种用于灭活消毒剂的化合物。 然后在两个琼脂板上分别接种十滴，总量约为 0.2 mL。 一盘在37°C的温度下孵育3天，另一盘在室温下孵育7天。 对板块进行微生物菌落生长监测。 在两个板上生长五个或更多菌落表明消毒剂溶液中存在活的微生物细胞，并且受到污染。 此类在用测试可监测消毒剂在临床环境中的有效性。
练习\(\PageIndex{4}\)
在用测试呈阳性表示什么？
临床重点：分辨率
尽管接受了抗生素治疗，但罗伯塔的症状恶化了。 她患上了肾盂肾炎，这是一种严重的肾脏感染，并在重症监护室（ICU）再次住院。 她的病情继续恶化，出现感染性休克症状。 此时，她的医生下令从她的尿液中提取培养物以确定她感染的确切原因，并进行药物敏感性测试以确定哪种抗生素对致病细菌有效。 该测试的结果表明，对多种抗生素有耐药性，包括碳青霉烯类抗生素，碳青霉烯类是一类抗生素，被用作许多类型细菌感染的最后手段。 这是一个令人震惊的结果，表明罗伯塔的感染是由一种所谓的超级细菌引起的：一种对大多数常用抗生素产生耐药性的细菌菌株。 在这种情况下，病原体属于耐碳青霉烯的肠杆菌科（CRE），这是一种通常存在于消化系统中的耐药细菌家族（图\(\PageIndex{3}\)）。 当 CRE 引入其他身体系统时（可能由于手术器械、导管或内窥镜清洁不当而发生），可能会发生侵袭性感染。
众所周知，CRE感染很难治疗，死亡率为40％至50％。 为了治疗肾脏感染和感染性休克，罗伯塔接受了透析、静脉注射液和药物治疗，以维持血压和防止血液凝结。 她还开始接受积极治疗，静脉注射一种名为替加环素的新药，该药物成功地治疗了耐药细菌引起的感染。
在重症监护病房待了几周后，罗伯塔从 CRE 感染中恢复过来。 但是，公共卫生官员很快注意到罗伯塔的病例不是孤立的。 在同一家医院接受过类似手术的几名患者也出现了 CRE 感染，其中一些人因此死亡。 最终，感染源可追溯到手术中使用的十二指肠镜。 尽管医院工作人员严格遵守制造商的消毒协议，但包括 CRE 在内的细菌仍留在器械中，并在手术过程中被引入患者体内。
谁负责？
近年来，内窥镜污染导致的耐碳青霉烯肠杆菌科感染已成为一个引人注目的问题。 几起CRE疫情可追溯到内窥镜，包括2015年初在罗纳德·里根加州大学洛杉矶分校医学中心发生的一例病例，其中179名患者可能接触过受污染的内窥镜。 其中七名患者出现感染，后来有两人死亡。 已经对内窥镜制造商奥林巴斯提起了几项诉讼。 有人声称，奥林巴斯未就可能导致污染的设计变更获得美国食品药品管理局的批准，而另一些人则声称制造商故意隐瞒了医院有关内窥镜缺陷的信息。
像这样的诉讼引发了难以回答的责任问题。 侵入性手术本质上是有风险的，但通过严格遵守既定协议，可以最大限度地减少负面结果。 但是，当由于协议缺陷或设备故障而出现负面结果时，谁应对此负责？ 如果医院或卫生保健工作者严格遵守了有缺陷的程序，他们能否被追究责任？ 如果制造商的救生设备出现故障或被发现有缺陷，他们是否应该承担责任，甚至可能被迫倒闭？ 在确保医疗设备和协议的使用和维护无故障方面，政府的作用是什么？
医疗设备的清洁或消毒协议通常由美国食品药品管理局（FDA）等政府机构和其他组织（例如AOAC）制定，后者是一个非营利性科学组织，在全球范围内制定了许多标准使用协议。 然后，医疗器械和设备制造商采用这些程序和协议。 归根结底，最终用户（医院及其工作人员）有责任遵守这些程序，如果发生违规行为，患者因设备清洁不当而生病，则可能要承担责任。
不幸的是，协议并非万无一失，有时需要负面结果才能揭示其缺陷。 2008 年，美国食品药品管理局批准了一项内窥镜消毒方案，使用戊二醛（与苯酚混合时浓度较低）、邻苯二甲醛、过氧化氢、过氧乙酸以及过氧化氢和过乙酸的混合物。 但是，随后因使用内窥镜而爆发的 CRE 疫情表明，仅靠这种方案是不够的。
由于 CRE 疫情，医院、制造商和 FDA 正在研究解决方案。 许多医院正在制定比美国食品药品管理局规定的更为严格的清洁程序。 制造商正在寻找重新设计十二指肠镜的方法，以最大限度地减少细菌可以逃脱消毒剂的难以触及的缝隙，FDA正在更新其协议。 2015 年 2 月，美国食品药品管理局增加了对十二指肠镜提升装置（微生物最有可能逃脱消毒的地方）进行仔细手部清洁的新建议，并发布了关于消毒规程质量控制的更仔细的文件（图\(\PageIndex{4}\)）。
无法保证新的程序、方案或设备能够完全消除与内窥镜相关的感染风险。 然而，在美国，这些设备每年成功用于50万至650,000例手术，其中许多可以挽救生命。 在什么时候风险超过了这些设备的好处，当出现负面结果时，谁应该承担责任？
关键概念和摘要
- 化学消毒剂按其有效对抗的微生物和传染病原体的类型进行分组。 高级杀菌剂可杀死营养细胞、真菌、病毒和内孢子，并最终导致灭菌。 中级杀菌剂不能杀死所有病毒，对抗内孢子的效果也较差。 低浓度杀菌剂杀死植物细胞和一些包膜病毒，但对内孢子无效。
- 消毒剂的有效性受多种因素影响，包括暴露时间、消毒剂浓度、温度和 pH 值。
- 从历史上看，将化学消毒剂与苯酚在杀死金黄色葡萄球菌和伤寒沙门氏菌方面的有效性进行了比较，并计算了苯酚系数。
- 光盘扩散法用于测试化学消毒剂对特定微生物的有效性。
- 使用稀释测试确定消毒剂在表面上的有效性。 使用中测试可以确定在临床环境中是否正确使用了消毒剂溶液。