在目前這場抗擊新型冠狀病毒的戰(zhàn)役中，醫(yī)用口罩可能是最為關(guān)鍵的物資之一了。面對突如其來的疫情，許多口罩生產(chǎn)企業(yè)臨時取消春節(jié)休假，加班加點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)，但盡管如此，醫(yī)用口罩的供應(yīng)仍不免出現(xiàn)緊張。筆者注意到，有生產(chǎn)企業(yè)在接受采訪中表示，醫(yī)用口罩用環(huán)氧乙烷滅菌之后需要放置7-10天左右才能發(fā)貨(https://www.twoeggz.com/info/179517.html)，這可能是造成口罩供應(yīng)緊張的一個原因。
那么為什么醫(yī)用口罩需要用環(huán)氧乙烷滅菌，滅菌之后為什么又要放置一段時間呢。要回答這些問題，我們需要了解環(huán)氧乙烷這種化學(xué)物質(zhì)。
環(huán)氧乙烷是一種有機(jī)物。在環(huán)氧乙烷的分子中，兩個碳原子和一個氧原子構(gòu)成了一個三角形的結(jié)構(gòu)，如果把這個氧原子去掉，再給每個碳原子補(bǔ)上一個氫原子，打破環(huán)狀結(jié)構(gòu)，我們就得到了乙烷，這就是為什么這種化合物被稱為“環(huán)氧乙烷”的緣故。常壓下環(huán)氧乙烷的沸點(diǎn)只有10攝氏度左右，因此在室溫下環(huán)氧乙烷是氣體。
環(huán)氧乙烷（上）和乙烷（下）化學(xué)結(jié)構(gòu)的比較
環(huán)氧乙烷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)相當(dāng)不穩(wěn)定，因此環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?。當(dāng)環(huán)氧乙烷遇到細(xì)菌、真菌或者病毒時，它會與其中的蛋白質(zhì)、DNA和RNA中的羥基、胺基、巰基等許多結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)會讓微生物正常的生理活動無法進(jìn)行，因此留給它們的只有死路一條了。因此，環(huán)氧乙烷是一種頗為有效的滅菌手段。
環(huán)氧乙烷的滅菌機(jī)理：與蛋白質(zhì)（上）和DNA或RNA（下）中的若干結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（圖片引自參考文獻(xiàn)[3]）
然而不幸的是，環(huán)氧乙烷的滅菌機(jī)理使得它在遇到人的細(xì)胞時，同樣會對其中的蛋白質(zhì)、DNA等“大開殺戒”。因此，環(huán)氧乙烷具有很強(qiáng)的毒性，短時間吸入高濃度的環(huán)氧乙烷會對組織器官造成嚴(yán)重的傷害，長時間接觸低濃度的環(huán)氧乙烷也會導(dǎo)致癌癥等一系列的健康問題。而且與氯氣、芥子氣等其它臭名昭著的毒氣不同的是，環(huán)氧乙烷在低濃度下沒有明顯的氣味，同時也沒有顏色，因此更加難以防范。由于環(huán)氧乙烷的高毒性和不易被察覺的特點(diǎn)，用環(huán)氧乙烷處理過的醫(yī)療器械必須確認(rèn)其中環(huán)氧乙烷的殘留降到足夠低之后才可以使用。
環(huán)氧乙烷不僅毒性很強(qiáng)，而且易燃易爆，可以說是非常危險的一種化學(xué)物質(zhì)。許多朋友可能要問了，既然環(huán)氧乙烷使用起來如此麻煩，我們?yōu)槭裁匆盟鼇頊缇兀?/span>
答案很簡單：因?yàn)楹芏鄷r候我們沒有別的手段可選。
我們都知道，許多醫(yī)療器材器械都需要經(jīng)過徹底的滅菌才能使用。高壓滅菌釜是我們熟知的一種滅菌手段。它通過提供高溫的水蒸汽，只需15-20分鐘就可以將醫(yī)療器械表面的微生物殺滅，不僅高效快捷，而且不使用或者產(chǎn)生任何有害的化學(xué)物質(zhì)。然而它的缺陷也很明顯，那就是無法適用于塑料等不耐熱的材料。伽馬射線等高能輻射雖然可以在低溫下滅菌，但不是所有的生產(chǎn)廠家都有條件操縱放射源，而且高能射線同樣有可能損害某些材料的性能。
相反，如果使用環(huán)氧乙烷，這些問題都可以迎刃而解了。環(huán)氧乙烷的滅菌過程可以在接近室溫的低溫下完成，避免了高溫對某些材料的破壞。同時，雖然環(huán)氧乙烷化學(xué)性質(zhì)活潑，它與大多數(shù)用于醫(yī)療器械的材料仍有著很好的相容性。因此，環(huán)氧乙烷能夠最大程度地保證了待消毒的器具其性能不受影響。同時，由于環(huán)氧乙烷在室溫下是氣體，容易擴(kuò)散，對于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)療器械，它可以保證不留下任何死角。
在環(huán)氧乙烷滅菌過程中，待處理的器具首先被放入特定的滅菌器中，隨后滅菌器密閉，經(jīng)過多次抽真空，確定原有的空氣被移除干凈后，環(huán)氧乙烷氣體被注入。為了達(dá)到良好的滅菌效果，在注入環(huán)氧乙烷之前，水蒸汽會被注入滅菌器內(nèi)以達(dá)到特定的濕度。經(jīng)過若干小時的滅菌后，環(huán)氧乙烷氣體被抽出。經(jīng)環(huán)氧乙烷處理過的器械在使用前通常還會再放置一段時間，即通常所說的“解析”過程，以保證殘留的環(huán)氧乙烷符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
準(zhǔn)備通過環(huán)氧乙烷進(jìn)行滅菌處理的醫(yī)療器械（圖片來源：https://lexamed.net/services/eo-sterilization/）
筆者沒有查到環(huán)氧乙烷滅菌在國內(nèi)的使用情況，但根據(jù)相關(guān)資料，美國醫(yī)療器械的滅菌有一半左右是通過環(huán)氧乙烷進(jìn)行的。由此可見，環(huán)氧乙烷是一種應(yīng)用相當(dāng)廣泛的滅菌手段。
順便說一下，筆者文章開頭所引用的報道稱用環(huán)氧乙烷對口罩“消毒”，嚴(yán)格來說這是不準(zhǔn)確的。根據(jù)美國疾病控制與預(yù)防中心等機(jī)構(gòu)給出的定義，滅菌(sterilization) 是破壞或者移除所有微生物以及病毒的一種過程，而消毒(disinfection)則是消除全部或者部分病原體的過程。不難看出，消毒對微生物的破壞程度不及滅菌。高強(qiáng)度的消毒雖然有可能消除全部微生物，但是仍然無法破壞細(xì)菌孢子。由于這種差別，二者適用對象不同，所使用的物理或者化學(xué)手段也自然不同。一般來說，手術(shù)器械以及可能接觸到原本無菌的人體組織的醫(yī)療器械，在使用前必須進(jìn)行滅菌處理，而只可能接觸到完整皮膚的器材物品，例如血壓計(jì)、病人使用的家具、病房地板等，進(jìn)行消毒處理就夠了。環(huán)氧乙烷用來處理醫(yī)療器械時是一種滅菌手段，它的揮發(fā)性、毒性、易燃性等特點(diǎn)顯然使得環(huán)氧乙烷并不適合一般的環(huán)境消毒。
滅菌實(shí)際上并不是環(huán)氧乙烷最主要的用途。全球每年生產(chǎn)2000多萬噸的環(huán)氧乙烷，大部分都被用來生產(chǎn)乙二醇。這是一種極為重要的化工產(chǎn)品，不僅廣泛被用作防凍液，而且是生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合物的原料之一。聚對苯二甲酸乙二醇酯被大量用于生產(chǎn)軟飲料瓶，如果紡成纖維，就是我們都非常熟悉的滌綸了。
由此可見，環(huán)氧乙烷雖然危險，卻著實(shí)是我們離不開的一種重要化合物。
