世界卫生组织于2020年3月11日宣布新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)疫情已呈全球大流行趋势[1]。基于目前的流行病学调查，新型冠状病毒肺炎的潜伏期为1~14 d，多为3~7 d，潜伏期具有传染性，传播途径主要为经呼吸道飞沫和密切接触传播[2]。疫情形势严峻，国家卫生健康委疾控局发布的《预防新型冠状病毒感染的肺炎口罩使用指南》指出，口罩是预防呼吸道传染病的重要防线，可以降低新型冠状病毒感染风险[3]。因此，无论是战斗在一线的医护人员，还是普通的人民群众，都对医用外科口罩等医疗防护用品的需求量极大。
医用外科口罩等医疗防护用品在出厂前通常需要灭菌，环氧乙烷(ethylene oxide，EO)是医疗器械的常用广谱灭菌剂，一定剂量能够保证医疗器械达到无菌状态，但EO是易燃易爆的有毒气体，与人体长期接触可引起细胞畸变和癌变[4]。因此，医疗器械采用EO灭菌后，需要7~14 d的解析时间，使EO残留量不超过10 μg/g才能投入临床使用[5]。与EO灭菌比较，辐照灭菌具有速度快、无残留、无污染等优势，近年来被广泛用于医疗器械的灭菌中[6]。电子束辐照作为辐照灭菌的一种，是利用高能电子加速器产生的高能大功率电子束，直接或间接破坏微生物的核酸核糖、酶等生物大分子结构，从而达到灭菌的目的[7]。但有研究表明，常规的聚丙烯材料经过辐照灭菌后老化降解严重，对原有的机械性能有较大的损伤，而聚丙烯是生产口罩熔喷层的常用原料[8-9]。本研究探讨电子束辐照灭菌对医用外科口罩细菌过滤效率的影响，现报道如下。
1 仪器与试剂
1.1 仪器
细菌过滤效率(bacterial filtration efficiency，BFE)检测仪(青岛众瑞智能仪器有限公司，ZR-1000);恒温恒湿 培养箱(Binder，KBF 240 E6);电热鼓风干燥箱(Binder，BINDER Feb115 E3);全自动菌落分析系统(Interscience， Scan 4000);生物安全柜(Nuaire，NU-425-600S);高压蒸汽灭菌器(PHCbi，MLS-378IL-PC);超净工作台(苏洁医疗器械有限公司，CVJ1500-Y)。
1.2 试剂
胰酪大豆胨液体培养基(tryptic soy broth，TSB)(北京三药科技开发有限公司);硫乙醇酸盐流体培养基(fluid thioglycollate medium，FTM)(北京三药科技开发有限公司);胰酪大豆胨琼脂培养基预制平板(贝瑞特生物技术有限责任公司);营养琼脂培养基(北京三药科技开发公司);金黄色葡萄球菌ATCC6538(中国工业微生物菌种保藏管理中心)。
1.3 实验样品的分组和处理
1.3.1 无菌实验
取厂家1、厂家2、厂家3的同批次口罩各50只，分为实验组和对照组。实验组各厂家样品各30只，分为3、4、5 kGy3个辐照剂量，每个剂量各厂家10只样品;对照组分为EO灭菌组和未灭菌样品组，每组各厂家10只样品。
1.3.2 BFE实验
取厂家4的同批次口罩50只，分为实验组和对照组，其中实验组样品40只，分为5、10、15、20 kGy4个辐照剂量，每个剂量10只样品;对照组为10只未灭菌样品。
2 实验方法
2.1 无菌实验
无菌实验按照2015版《中华人民共和国药典》四部1101规定的实验方法进行[10]，取1.3.1中处理后的口罩样品，以无菌操作拆包装，于样品的不同部位分别剪取约1 cm×3 cm的供试品分别加入FTM和TSB中，置于30~35 ℃和20~25 ℃下培养14 d，每天观察并记录培养管状态。
2.2 BFE实验
BFE实验按照YY 0469-2011《医用外科口罩》标准附录 B中的方法进行[5]，将1.3.2中处理后的口罩样品在温度21 ℃、湿度80%的条件下预处理4 h，配制浓度为5×105 cfu/ml的金黄色葡萄球菌悬液，用BFE检测仪检测，采样气体流速设置为28.3 L/min，时间2 min，其中输送菌悬液时间为1 min，用胰酪大豆胨琼脂平板收集细菌气溶胶;实验结束后，取出平板在37 ℃下培养48 h，然后对细菌颗粒气溶胶形成的菌落形成单位(阳性孔)进行计数，并使用阳性转化表将其转换为可能的撞击颗粒数，结果按YY 0469-2011标准中公式计算，要求BFE不小于95% 。
3 结果
3.1 无菌实验结果
与未灭菌组比较，EO灭菌组和3、4、5 kGy3个辐照剂量灭菌组均无菌生长，表明低剂量电子束辐照对口罩有灭菌效果，见表1。
3.2 BFE实验结果
与未灭菌组比较，4个辐照剂量灭菌组的BFE显著降低(P<0.01)，表明电子束辐照对口罩的BFE有显著影响，见表2。
表1 无菌实验结果
注：TSB为胰酪大豆胨液体培养基，FTM为硫乙醇酸盐流体培养基 表2 BFE实验结果
注：数据分析采用EXCEL中的配对t检验，与未灭菌组比较，aP<0.01;BFE为细菌过滤效率
4 讨论
医用外科口罩以非织造布材料为原材料，由面罩、定形件、束带等组件加工而成。面罩部分由熔喷层和纺粘层构成，其中由聚丙烯组成的熔喷层是口罩的过滤层[8]。过滤层通过扩散沉积、截留沉积、惯性沉积、静电吸引沉积等 物理作用实现对微小颗粒物和病原微生物的高效挡截[11-12]。医用外科口罩在使用前常需要经过灭菌处理，以保证最终灭菌产品微生物存活概率不高于10-6。EO灭菌作为使用最广泛的灭菌方式，具有穿透性强、对物品损坏小等优势，但由于其具有毒性大、解析周期长等缺点，难以满足疫情期间大量医用防护用品的灭菌需求[13]。电子束辐照灭菌具有灭菌周期短、无有害残留等优势，能够大幅缩短口罩的灭菌周期，缓解COVID-19疫情期间的治疗、防疫一线医用外科口罩的巨大缺口。
本研究结果表明，医用外科口罩采用低剂量电子束辐照即可达到灭菌效果，但是口罩的BFE却显著降低(P<0.01)，明显低于YY 0469-2011标准中规定的口罩BFE应不小于95%的要求[6]。BFE降低后的口罩无法有效阻隔细菌和病毒，面对COVID-19类的急性感染性传染病，不能起到应有的保护作用，所以不建议口罩生产企业使用电子束辐照对口罩类产品进行灭菌。由于口罩的过滤性能与熔喷层的纤维结构有着密切的关联[14]，在后期的研究中，我们将进一步探讨电子束辐照对口罩熔喷层物理性能的影响。