醫(yī)學(xué)微生物學(xué)/物理因素對(duì)細(xì)菌的影響
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各種物理因素對(duì)細(xì)菌都能產(chǎn)生一定的影響作用。
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（一）熱力滅菌
高溫對(duì)細(xì)菌有明顯的致死作用。熱力滅菌主要是利用高溫使菌體變性或凝固，酶失去活性，而使細(xì)菌死亡。但是，更細(xì)微的變化已發(fā)生于細(xì)菌凝固之前。有人認(rèn)為DNA單螺旋的斷裂可能是主要的致死因素。細(xì)菌蛋白質(zhì)、核酸等化學(xué)結(jié)構(gòu)是由氫鍵連接的，而氫鍵是較弱的化學(xué)鍵，當(dāng)菌體受熱時(shí)，氫鍵遭到破壞，蛋白質(zhì)、核酸、酶等結(jié)構(gòu)也隨之被破壞，失去其生物學(xué)活性，與細(xì)菌致死有關(guān)。此外，高溫亦可導(dǎo)致胞膜功能損傷而使小分子物質(zhì)以及降解的核糖體漏出。干熱的致死作用與濕熱不盡相同，一般屬于蛋白變性、氧化作用受損和電解質(zhì)水平增高的毒力效應(yīng)。
熱力滅菌時(shí)最可靠而普遍應(yīng)用的滅菌法，包括濕熱滅菌和干熱滅菌法。
1．濕熱滅菌法
在同樣的溫度下，殺菌效果比干熱好，其原因有：①蛋白質(zhì)凝固所需的溫度與其含水量有關(guān)，含水量愈大，發(fā)生凝固所需的溫度愈低。濕熱滅菌的菌體蛋白質(zhì)吸收水分，因較大同一溫度的干熱空氣中易于凝固。②溫?zé)釡缇^程中蒸氣放出大量潛熱，加速提高濕度。因而濕熱滅菌比干熱所要溫度低，如在同一溫度下，則濕熱滅菌所需時(shí)間比干熱短。③濕熱的穿透力比干熱大，使深部也能達(dá)到滅菌溫度，故濕熱比干熱收效好。
濕熱滅菌法包括有：
（1）煮沸法：煮沸100℃，5分鐘，能殺死一般細(xì)菌的繁殖體。許多芽胞需經(jīng)煮潮5～6小時(shí)才死亡。水中加入2%碳酸鈉，可提高其沸點(diǎn)達(dá)105℃。既可促進(jìn)芽胞的殺滅，又能防止金屬器皿生銹。煮沸法可用于飲水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。
（2）流通蒸汽滅菌法：利用100℃左右的水蒸汽進(jìn)行消毒，一般采用流通蒸汽滅菌器（其原理相當(dāng)于我國(guó)的蒸籠），加熱15到39分鐘，可殺死細(xì)菌繁殖體。消毒物品的包裝不宜過大、過緊以利于蒸汽穿透。
（3）間歇滅菌法：利用反復(fù)多次的流通蒸汽，以達(dá)到滅菌的目的。一般用流通蒸汽滅菌器，100℃加熱15～30分鐘，可殺死其中的繁殖體；但芽胞尚有殘存。取出后放37℃孵箱過夜，使芽胞發(fā)育成繁殖體，次日再蒸一次，如此連續(xù)三次以上。本法適用于不耐高溫的營(yíng)養(yǎng)物（如血清培養(yǎng)基）的滅菌。
（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用熱力殺死液體中的病原菌或一般的雜菌，同時(shí)不致嚴(yán)重?fù)p害其質(zhì)量的消耗方法。由巴斯德創(chuàng)用以消毒酒精類，故名。加溫61.1～62.8℃半小時(shí)，或71.7℃15～30秒鐘。常用于消毒牛奶和酒類等。
（5）高壓蒸汽滅菌法：壓力蒸汽滅菌是在專門的壓力蒸汽滅菌器中進(jìn)行的，是熱力滅菌中使用最普遍、效果最可靠的一種方法。其優(yōu)點(diǎn)是穿透力強(qiáng)，滅菌效果可靠，能殺滅所有微生物。
目前使用的壓力滅菌器可分為兩類：下排氣式壓力滅菌器和預(yù)真空壓力滅菌器。適用于耐高溫、耐水物品的滅菌。
2．干熱滅菌法
干熱滅菌比濕熱滅菌需要更高的溫度與較長(zhǎng)的時(shí)間。
（1）干烤：利用干烤箱，加熱160～180℃2小時(shí)，可殺死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的滅菌。
（2）燒灼和焚燒：燒灼是直接用火焰殺死微生物，適用于微生物實(shí)驗(yàn)室的接種針等不怕熱的金屬器材的滅菌。焚燒是徹底的消毒方法，但只限于處理廢棄的污染物品，如無用的衣物、紙張、垃圾等。焚燒應(yīng)在專用的焚燒爐內(nèi)進(jìn)行。
(3) 紅外線：紅外線輻射是一種0.77～1000微米波長(zhǎng)的電磁波,有較好的熱效應(yīng),尤以1～10微米波長(zhǎng)的熱效應(yīng)最強(qiáng)。亦被認(rèn)為一種干熱滅菌。紅外線由紅外線燈泡產(chǎn)生,不需要經(jīng)空氣傳導(dǎo)，所以加熱速度快，但熱效應(yīng)只能在照射到的表面產(chǎn)生，因此不能使一個(gè)物體的前后左右均勻加熱。紅外線的殺菌作用與干熱相似，利用紅外線烤箱滅菌的所需溫度和時(shí)間亦同于干烤。多用于醫(yī)療器械的滅菌。
人受紅外線照射較長(zhǎng)會(huì)感覺眼睛疲勞及頭疼；長(zhǎng)期照射會(huì)造成眼內(nèi)損傷。因此，工作人至少應(yīng)戴能防紅外線傷害的防護(hù)鏡。
（4）微波：微波是一種波長(zhǎng)為1毫米到1米左右的電磁波，頻率較高，可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質(zhì)，但不能穿透金屬表面。微波能使介質(zhì)內(nèi)雜亂無章的極性分子在微波場(chǎng)的作用下，按波的頻率往返運(yùn)動(dòng)，互相沖撞和磨擦而產(chǎn)生熱，介質(zhì)的溫度可隨之升高，因而在較低的溫度下能起到消毒作用。一般認(rèn)為其殺菌機(jī)理除熱效應(yīng)以外，還有電磁共振效應(yīng)，場(chǎng)致力效應(yīng)等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ與915MHZ兩種。微波照射多用于食品加工。在醫(yī)院中可用于檢驗(yàn)室用品、非金屬器械、無菌病室的食品食具、藥杯及其它用品的消毒。
微波長(zhǎng)期照射可引起眼睛的晶狀混濁、睪丸損傷和神經(jīng)功能紊亂等全身性反應(yīng)，因此必須關(guān)好門后才開始操作。
（二）電磁波與射線
1．日光與紫與外
日光是有效的天然殺菌法，對(duì)大多數(shù)微生物均有損害作用，直射殺菌效果尤佳，其主要的作用因素為紫外線，此外，熱與氧氣起輔助作用。但光線效應(yīng)受很多因素的影響，如煙塵籠罩的空氣、玻璃及有機(jī)物等都能減弱日光的殺菌力。
紫外線是一種低能量的電磁輻射，波長(zhǎng)范圍為240～280nm,最適的波長(zhǎng)為260nm，這與DNA吸收光譜范圍相一致。其殺菌原理是紫外線易被核蛋白吸收，使DNA的同一條螺旋體上相鄰的堿基形成胸腺嘧啶二聚體，從而干攏DNA的復(fù)制，導(dǎo)致細(xì)菌死亡或變異。紫外線的穿透能力弱，不能通過普通玻璃、塵埃，只能用于消毒物體表面及空氣、手術(shù)室、無菌操作實(shí)驗(yàn)室及燒傷病房，亦可用于不耐熱物品表面消毒。殺菌波長(zhǎng)的紫外線對(duì)人體皮膚、眼睛均有損傷作用，使用時(shí)應(yīng)注意防護(hù)。
2．電離輻射
包括高速電子、X線和r線等。具有較高的能量與穿透力，可在常溫下對(duì)不耐熱的物品滅菌，故又稱“冷滅菌”。其機(jī)理在于產(chǎn)生游離基，破壞DNA。可用于消毒不耐熱的塑料注射器和導(dǎo)管等；亦能用于食品消毒而不破壞其營(yíng)養(yǎng)成份。
（三）濾過除菌法
將液體或空氣通過含有微細(xì)小孔的濾器，只允許小于孔徑的物體如液體和空氣通過，大于孔徑的的物體不能通過。主要用于一些不耐熱的血清、毒素、抗生素、藥液、空氣等除菌。一般不能除去病毒、支原體和細(xì)菌的L型。濾器的種類很多常用的有：
濾膜濾器（Membrane filter）由硝基纖維素制成薄膜，裝于濾器上，其孔徑大小不一，常用于除菌的為0.22um。硝基纖維素的優(yōu)點(diǎn)是本身不帶電荷，故當(dāng)液體濾過后，其中有效成分喪失較少。
蔡氏濾器（Seitz）是用金屬制成，中間夾石棉濾板，按石棉K、EK、EK-S三種，常用EK號(hào)除菌。
玻璃濾器是用玻璃細(xì)砂加熱壓成小碟，嵌于玻璃漏斗中一般為G1、G2、G3、G4、G5、G6六種，G5、G6可阻止細(xì)菌通過。
實(shí)驗(yàn)室等處應(yīng)用的超凈工作臺(tái)，就是利用過濾除菌的原理去除進(jìn)入工作臺(tái)空氣中的細(xì)菌。
（四）超聲與超聲波（Ultrasonic and sonic waves）
每秒鐘超過200，000次振動(dòng)的聲波不被人耳感受，稱為超聲波。微生物對(duì)強(qiáng)度高的超聲波很敏感。其中以革蘭氏陰性菌最敏感，而葡萄球抵抗最強(qiáng)。雖然聲波強(qiáng)烈地振動(dòng)可使菌群死亡，但往往有殘存者。因此，這種方法在消毒滅菌方面無實(shí)用價(jià)值。主要用以裂解細(xì)胞分離提取細(xì)胞組分或制備抗原。超聲波滅菌的機(jī)理尚不清楚，可能是細(xì)菌外表受細(xì)微氣泡的作用，擾亂細(xì)胞內(nèi)容物及破壞細(xì)胞壁致細(xì)菌崩解而死亡。
（五）干燥
多數(shù)細(xì)菌的繁殖體在空氣中干燥時(shí)很快死亡，例如腦膜炎雙球菌、淋球菌、霍亂弧菌、梅毒螺旋體等。有些細(xì)菌抗干燥力較強(qiáng)，尤其有蛋白質(zhì)等物質(zhì)保護(hù)時(shí)。例如溶血性鏈球菌在塵埃中存活25日，結(jié)核桿菌在干痰中數(shù)月不死。芽胞抵抗力更強(qiáng)，例如炭疽桿菌耐干燥20余年。干燥法常用于保存食物。濃鹽或糖漬食品，可使細(xì)菌體內(nèi)水分逸出，造成生理性干燥，使細(xì)菌的生命活動(dòng)停止。
（六）低溫
多數(shù)細(xì)菌耐低溫。在低溫狀態(tài)下，這些細(xì)菌的代謝減慢，當(dāng)溫度如回升到適宜范圍又能恢復(fù)生長(zhǎng)繁殖，故低溫常用作保存菌種。
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