What is the difference between disinfection and sterilization in laboratory decontamination?

Disinfection eliminates nearly all pathogenic microorganisms except bacterial spores on laboratory surfaces and equipment. Sterilization is a more lethal process that eliminates all microbial life, including spores. The choice between these methods depends on the degree of contamination required and the type of microorganism present in the laboratory environment.

How do you select the right decontamination method for laboratory equipment?

Selection depends on the type, concentration, and location of microorganisms present. Consider the disinfectant's chemical composition, concentration, contact time, and temperature requirements. You must also evaluate whether the material can tolerate the chosen method, as some chemicals cause corrosion while others require prolonged exposure times for effectiveness.

What are low-level disinfectants and when should they be used?

Low-level disinfectants are low in toxicity and effective against non-critical microorganisms. Common examples include quaternary ammonium compounds like benzalkonium chloride and phenolic compounds such as o-phenylphenol. These disinfectants cause irritation only upon prolonged exposure and are suitable for routine laboratory surface decontamination when high-level sterilization is unnecessary.

Why is hydrogen peroxide considered a high-level disinfectant despite its common use?

Hydrogen peroxide is classified as a high-level disinfectant because it is a fast-acting oxidizer effective against all microorganisms. It is commonly used as an antiseptic for wound cleaning and to disinfect environmental surfaces like benchtops. However, exposure to high concentrations can be harmful to tissue and airways, requiring careful handling and proper personal protective equipment.

How does autoclaving compare to dry heat for laboratory decontamination?

Autoclaving, or wet heat, uses 120 degrees Celsius under high pressure for 30 to 60 minutes and is suitable for heat-sensitive materials. Dry heat requires 160 to 170 degrees Celsius for 2 to 4 hours and is ideal for glassware but unsuitable for heat-labile materials. Autoclaving is faster and more versatile for most laboratory equipment and samples requiring sterilization.

What are the advantages and limitations of ultraviolet radiation for decontamination?

Ultraviolet radiation at 250 to 270 nanometers effectively decontaminates air, water, and surfaces in biological safety cabinets against bacteria and viruses. However, it is ineffective against bacterial spores. UV light in this wavelength range can cause skin and eye burns, so proper personal protective equipment must be worn during use.

Why do gaseous decontamination methods work well for enclosed laboratory equipment?

Gaseous chemicals such as chlorine dioxide, ethylene oxide, vaporized hydrogen peroxide, and peracetic acid penetrate closed spaces effectively, making them ideal for decontaminating biosafety cabinets and sealed equipment. These gases eliminate bacteria, viruses, and spores throughout enclosed environments where liquid chemicals cannot reach, providing comprehensive decontamination of complex laboratory apparatus.

实验室生物安全去污

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1. 化学试剂

液态化学品
液体消毒剂广泛用于实验室去污染。液体消毒剂的效果取决于多种因素，例如消毒剂的化学性质、浓度和用量、作用时间以及温度。需注意，并非所有液体消毒剂都适用于各种情况。应根据检测到的微生物种类，结合以下标准选择合适的消毒剂：
a. 污染微生物的类型：不同微生物对消毒剂的抗性不同。例如，细菌芽孢比亲脂性病毒具有更强的化学抗性。
b. 蛋白质类物质的含量：例如，高蛋白材料会吸收并中和某些化学消毒剂，如甲醛和季铵盐化合物。
c. 有机物含量：例如，在肥皂和洗涤剂存在的情况下，季铵盐类化合物的效力会降低。
d. 其他重要因素包括所用消毒剂的化学性质、浓度、用量、pH值、作用温度和毒性。
注意：使用化学消毒剂时，务必穿戴适当的个人防护装备。
1. 低水平消毒剂
  A. 季铵盐（QA）化合物：（如苯扎氯铵、氯化铵）
  • 对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和包膜病毒有效。
  • 对无包膜病毒、真菌和细菌芽孢无效。
  • 含有 NH₄⁺并与带负电荷的表面具有良好的接触性，使其成为优良的清洁剂。
  • 毒性较低，但长时间接触可能引起刺激。
  • 常用于地面、家具和墙壁等非关键表面。
  B. 酚类：（基于邻苯酚酸酯的化合物）
  • 对细菌有效，尤其对革兰氏阳性菌和有包膜病毒有效。
  • 对无包膜病毒和芽孢无效。
  • 与有机材料兼容。
  • 毒性较低，但长时间暴露可能引起刺激。
  • 常用于医院环境和实验室台面。
2. 中效消毒剂
  A. 醇类（如乙醇和异丙醇）
  • 对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和包膜病毒有效。
  • 对芽孢无效，对无包膜病毒效果有限。
  • 最佳浓度范围为60%–90%。当稀释至50%以下时，活性迅速下降。
  • 常用于医疗环境。
  • 醇类易燃且易快速挥发。
  B. 卤素类生物杀菌剂：（含氯化合物和碘附）
  氯化合物
  • 次氯酸盐是最常用的含氯消毒剂。
  • 对包膜病毒和非包膜病毒、真菌、细菌及藻类均有效。
  • 对芽孢无效。
  • 有机物可使其迅速失活。
  • 由于氧化性强，降解迅速。
  C. 碘附剂：碘附剂是碘与助溶剂或载体的结合物；该复合物可作为碘的缓释储存库，并在水溶液中释放少量游离碘。
  • 对细菌、芽孢和真菌有效。
  • 需要较长的接触时间。
  • 在有机物存在时无效。
  • 常用于消毒剂、血培养瓶及医疗器械。
3. 高水平消毒剂
  A. 氧化剂和酸：（过氧化氢，过氧乙酸）
  该效应并不仅仅依赖于pH值。例如，尽管解离常数较低，弱有机酸的作用仍强于无机酸。
  过氧化氢：
  • 对有包膜和无包膜病毒、营养型细菌、真菌及细菌芽孢均有效。
  • 常用于清洁伤口和消毒环境表面的防腐剂。
  • 高浓度对组织有害。
  过氧乙酸
  • 对所有微生物均有效，作用迅速。
  • 在有机物存在及低温条件下仍有效。
  • 安全，无有害分解产物。
  • 不适用于金属，因可能导致腐蚀。
  • 常用于自动化设备中对医疗器械、外科器械和牙科器械进行灭菌。
  B. 醛类（甲醛，戊二醛）
  甲醛：
  • 在气态和液态下均可用作消毒剂和灭菌剂。
  • 常以37%的水溶液形式使用，称为甲醛溶液（formalin）。
  • 对细菌、真菌、病毒和孢子均有效。
  • 具有危害性，8小时加权暴露限值为0.75 ppm。
  • 聚合态固体甲醛（多聚甲醛）也是一种强效消毒剂。
  戊二醛
  • 比甲醛有效10倍。
  • 对营养型细菌、芽孢和病毒有效。
  • 用于对设备进行灭菌。
  • 在有机物存在的情况下仍然有效。
  • 有害，上限阈值限值为 0.2 ppm，避免皮肤接触。
气体或蒸气
消毒剂的蒸气和气体包括二氧化氯、环氧乙烷、过氧化氢、过氧乙酸，等等这些气体和蒸汽在封闭系统（如生物安全柜和动物房设施）中表现出优异的消毒性能。然而，为确保安全，必须严格控制温度、湿度以及惰性气体（若具可燃性）的条件。这些气体或蒸汽被用于医院和商业设施中，需在封闭系统内对温度、湿度和浓度进行精确控制。

2. 热量

干热
干热法需在合适的烘箱中，于160–170 °C条件下持续2–4小时。该方法常用于玻璃器皿或其他非多孔性导热材料的灭菌。然而，对于隔热材料或热敏感材料则无效。
湿热
湿热灭菌又称高压蒸汽灭菌，通常在至少120 °C条件下持续30–60分钟。高压蒸汽灭菌是最便捷且可靠的灭菌方法，可有效快速杀灭大多数形式的微生物。由于所需时间更短、温度更低，湿热灭菌比干热灭菌更高效。

3. 辐射

电离辐射
由于与辐射安全相关的潜在问题，电离辐射通常不用于一般实验室的灭菌。
非电离辐射（紫外线，UV）
紫外线因其强大的微生物灭活能力，通常用于空气、水和表面的去污。紫外线也广泛应用于生物安全柜中。紫外线的波长范围为250 nm至270 nm，其中265 nm为最佳波长。然而，紫外线灯的强度会随时间下降，因此需要在一定时间后进行维护以保持其功率。此外，使用紫外线时需采取预防措施，因为它可能对眼睛或皮肤造成灼伤。

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Robert M. Rioux 和 Zhifeng Chen，宾夕法尼亚州立大学，University Park，宾夕法尼亚州

去污染是实验室生物安全的关键环节，因为实验室中微生物污染的积累可能导致疾病的传播。去污染的程度可分为消毒和灭菌两类。消毒旨在清除实验台面或设备上除细菌芽孢以外的所有致病性微…