淺析醫(yī)用口罩的重復(fù)利用

2020年春節(jié)以來，由新型冠狀病毒引起的呼吸道感染在中國和世界引起了重大變化。面對(duì)具有強(qiáng)傳染性的新型冠狀病毒，居民在提高自身免疫力、養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣之外，佩戴醫(yī)用口罩成為預(yù)防呼吸道傳染病，降低新型冠狀病毒感染風(fēng)險(xiǎn)的最有效方式。佩戴口罩可以防止病人噴射飛沫，降低飛沫量和噴射速度，還可以阻擋含病毒的飛沫核，成為個(gè)人防疫的必備用品。隨著全球范圍內(nèi)確診感染人數(shù)的不斷增加，醫(yī)用口罩供給不足的矛盾與日俱增，全球各地出現(xiàn)“一罩難求”的局面。我國各大企業(yè)在疫情期間臨危受命，紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩，加之原有口罩生產(chǎn)企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，有效緩解了國內(nèi)口罩的供需矛盾。隨著我國疫情防控成效的不斷顯現(xiàn)，我們的口罩日產(chǎn)量已經(jīng)能夠滿足國內(nèi)需求。然而，世界范圍內(nèi)其他國家疫情仍在蔓延，口罩生產(chǎn)的原材料價(jià)格不斷上漲，全球口罩的缺口仍然不容小覷。因此，醫(yī)用口罩的重復(fù)利用成為全民關(guān)注的話題早在2003年SARS(severeacuterespiratorysyndrome)期間，上海市陸志檬教授提到紗布口罩可采用沸水處理、消毒液或肥皂清洗后陽光曝曬等方法，實(shí)現(xiàn)口罩消毒和再利用本文在對(duì)醫(yī)用防護(hù)口罩核心層化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合新型冠狀病毒的生化特點(diǎn)，淺析一些常用醫(yī)學(xué)消毒與滅菌方法在醫(yī)用口罩重復(fù)利用中應(yīng)用的可行性。1人體內(nèi)新型冠狀病毒的鑒定與預(yù)防新型冠狀病毒(2019-nCoV,novelcoronavirus)通過人類血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)蛋白的識(shí)別和結(jié)合來感染人體細(xì)胞新型冠狀病毒粒徑在100nm左右(見圖1)，而含新型冠狀病毒的飛沫核尺寸在亞微米至微米之間?；颊叽驀娞?、咳嗽、說話時(shí)噴濺出來的飛沫中都含有新型冠狀病毒。如果曾經(jīng)與患者近距離接觸，呼吸了帶有這種病毒的空氣，或者把帶有新型冠狀病毒的飛沫吸入到口鼻，就可能會(huì)被感染，導(dǎo)致患病。佩戴口罩能夠有效阻斷飛沫傳播，避免病毒感染。2口罩的防護(hù)能力依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，口罩主要分為三大類：醫(yī)用口罩、自呼過濾式防顆粒物口罩、日常防護(hù)型口罩。其中，醫(yī)用口罩又分為醫(yī)用防護(hù)口罩、醫(yī)用外科口罩和一次性使用醫(yī)用口罩。不同類型的口罩對(duì)于所過濾的顆粒物粒徑有不同的過濾級(jí)別(見表1)，常用以下參數(shù)加以描述：FE(過濾效率，filterefficiency)、BFE(細(xì)菌過濾效率，bacterialfiltrationefficiency，微粒大小為3μm，如花粉和飛沫)、PFE(微粒子過濾效率，particlefiltrationefficiency，微粒大小為0.1μm，如流感病毒)或VFE(病毒過濾效率，Virusfiltrationefficiency，微粒大小為0.1–5μm)。從表1中可以看出，針對(duì)強(qiáng)傳染性的新型冠狀病毒，醫(yī)用口罩具有較強(qiáng)的防護(hù)能力。醫(yī)用口罩基本都有三層無紡布結(jié)構(gòu)(圖2)，簡稱SMS結(jié)構(gòu)：內(nèi)外兩層為單層紡粘層(spunbond)無紡布，中間為單層或多層的熔噴層(meltblown)無紡布。無紡布多由定向的或隨機(jī)的聚丙烯纖維構(gòu)成，口罩內(nèi)外兩層紡粘無紡布的纖維直徑在20μm左右，這些粗纖維主要作用是支撐整個(gè)無紡布結(jié)構(gòu)，對(duì)阻隔并沒有太大的作用。最外層無紡布做了防水處理，主要用于隔絕外部患者噴出的液體。最內(nèi)層為親水型無紡布，主要用于吸收佩戴者呼出的水汽。中間層熔噴無紡布是口罩防護(hù)的核心層，其纖維直徑可以達(dá)到1–5μm，具有更大的比表面積和更高的孔隙率，作為最重要的是阻隔層，用于過濾飛沫、顆粒或細(xì)菌。3防護(hù)針頭保護(hù)原則3.1聚丙烯的分類醫(yī)用口罩的防護(hù)能力主要依靠中間過濾層，即聚丙烯熔噴無紡布過濾層。聚丙烯是由丙烯聚合而成的一種熱塑性樹脂。依據(jù)聚合產(chǎn)物中甲基的排列位置，可以分為等規(guī)聚丙烯(isotacticpolypropylene,i-PP)，間規(guī)聚丙烯(syndiotaticpolypropylene)和無規(guī)聚丙烯(atacticpolypropylene)。等規(guī)聚丙烯(甲基排列在主鏈分子的同一側(cè)，圖3a)由于分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整度高而呈現(xiàn)半結(jié)晶狀態(tài)(X射線衍射譜，圖3b)噴融布由大量直徑在0.5–5μm的聚丙烯纖維縱橫交錯(cuò)、隨機(jī)排列而成(掃描電鏡，圖4a)3.2聚丙烯纖維的過濾效率過濾材料對(duì)空氣中顆粒物的過濾機(jī)制主要有以下5種類型熔噴無紡布基于自身多孔的物理特性，可以通過慣性碰撞、尺寸攔截、布朗擴(kuò)散和重力沉降等機(jī)制實(shí)現(xiàn)病毒的過濾，但總過濾效率約為35%，遠(yuǎn)達(dá)不到醫(yī)用口罩要求的95%過濾效率。通過簡單的降低聚丙烯纖維直徑、增加熔噴無紡布密度的方式可以提高該過濾效果，但口罩的透氣性會(huì)大大降低，影響佩戴的舒適度。駐極處理是在不改變透氣性的前提下，提高熔噴無紡布過濾效率的重要后整理技術(shù)4醫(yī)用口罩常用消毒滅活方法分析口罩過濾病毒的主要機(jī)制是靜電吸附，在使用過程中，口罩荷載的靜電因環(huán)境潮濕、吸附病毒細(xì)菌等逐漸消除，導(dǎo)致防護(hù)性能降低?！犊芍貜?fù)使用民用口罩》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定：可重復(fù)使用民用口罩應(yīng)該耐受洗消不少于3次，累計(jì)佩戴時(shí)長不低于24h，且24h后口罩鼻夾不應(yīng)脫落，口罩無明顯變形；過濾效率與KN90級(jí)口罩性能指標(biāo)一致；存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)不少于5年等依據(jù)《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》，新型冠狀病毒對(duì)紫外線和熱比較敏感，56°C下加熱30min后即可殺死病毒，乙醚、75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等溶劑均可有效地滅活病毒。從醫(yī)學(xué)角度講，各種常用消毒滅菌方法理論上均可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)用口罩的滅菌。但從口罩防護(hù)角度，如何在滅菌的同時(shí)維持口罩核心過濾層化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)不變，并盡可能維持其荷電狀態(tài)，是口罩能否重復(fù)使用的關(guān)鍵。就核心過濾層的化學(xué)組成而言，構(gòu)成噴融無紡布的聚丙烯是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。熔點(diǎn)高達(dá)165°C，在155°C左右軟化，使用溫度范圍為-30–140°C；在80°C以下能耐酸、堿、鹽液及多種有機(jī)溶劑的腐蝕；在高溫和氧化作用下會(huì)分解。就過濾層的物理結(jié)構(gòu)分析，噴融無紡布是聚丙烯纖維按一定方向排列而成的三維多孔結(jié)構(gòu)，與常規(guī)的紡織布相比，這些纖維容易從直角方向裂開，強(qiáng)度和耐久性較差。鑒于噴融無紡布化學(xué)成分的分解和物理拉伸性能，醫(yī)用口罩消毒處理溫度不宜超過80°C。此外，口罩也不宜直接水洗或酒精消毒通過表2可以看出，干熱消毒法和紫外線消毒法對(duì)口罩損傷最小，能夠用于口罩的日常消毒以重復(fù)利用。值得一提的是，荷電再生法在口罩消毒滅菌之后增加了補(bǔ)充靜電荷環(huán)節(jié)，進(jìn)一步確保了二次使用口罩的過濾效果。環(huán)氧乙烷滅菌法在醫(yī)療器械產(chǎn)品滅菌領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但不適用于日常居家消毒。5施，未使用較低風(fēng)險(xiǎn)暴露人員做酒在當(dāng)前疫情造成的資源極度緊張的情