什么是生物膜?
生物膜可以簡單描述為微生物細胞的積累,它廣泛存在于自然環境中,是微生物有組織生長的聚集體。
細菌不可逆的附著于惰性或活性實體的表面,繁殖、分化,并分泌一些多糖基質。具有粘附特性的細菌,一旦吸附于物體表面,便開始向菌體外分泌粘液樣物質,形成粘膜層,將菌體群落包裹其中而形成的細菌聚集體膜狀物,被稱為生物膜。
各種各樣的微生物都可以形成生物膜,包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌、酵母菌和真菌,較為常見的是混合菌群參與形成生物膜。
生物膜中的細菌細胞之間可通過“群感效應”的合作方式,提高了其保護水平和耐受性,大大加強細菌細胞對惡劣環境的抵抗力。
生物膜的危害
較細菌而言,生物膜更加難以對付。生物膜中的微生物緊密地包裝在基質中,阻礙了清潔和消毒的有效性,因此很難去除已形成的生物膜。因此據統計,臨床上65%的細菌感染是由生物膜引起的,且引起的感染癥狀多有反復。
細菌生物膜牢固地附著在管腔器械內部、透析設備或人體黏膜表面。胞外多糖基質提供了保護作用,能夠阻擋抗生素和滅菌介質的穿透,使得生物膜內的細菌對抗菌劑有頑強的抗性,其抗性比在溶液中的細菌強100-1000倍。生物膜形成后,需要2400倍的抗生素用量。
同時,這種保護作用也造成了醫療器械消毒滅菌的失敗。生物膜成為了醫院感染的潛在風險因素。
2生物膜的組成及形成過程
生物膜中水分含量高達97%。除水和細菌之外,生物膜還含有細菌分泌的大分子多聚物、吸附的營養物質和代謝產物及細菌裂解產物等。
因此,生物膜中存在各種主要的生物大分子如蛋白質、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂類等物質。
生物膜的形成包括5個階段,即表面調節、細菌可逆附著、細菌不可逆附著、定植和分散。其中細菌可逆附著時,懸浮細菌和附著細菌處于動態平衡,是整個生物膜形成過程中最脆弱的環節,此時,通過沖洗去除正在形成的生物膜還是相對容易的,因此也是進行器械清洗的最佳環節。
一旦到了不可逆附著階段,細胞分泌聚合物質,使它們更牢固地結合在由細胞外多糖、蛋白質、核酸、脂肪和水構成的多樣立體的結構中。不可逆附著階段就很難通過清洗的方式去除成型的生物膜了。最后,生物膜開始分散細胞,以便在其他地方開始形成新的生物膜。
3生物膜的預防和去除策略
不充分的清洗溫度、清洗水壓、清洗時間或清洗劑清潔力都可能導致清洗不徹底,從而有利于生物膜的形成。因而有效和充分的清洗是預防生物膜形成的第一步。
因此當手術器械無法得到及時清洗時,做好器械的預處理十分關鍵。清洗時需使用合適的清洗劑方可有效去除生物膜。特殊的表面活性劑可以去除生物膜表面污物。針對生物膜的組成成分,在清洗劑中添加蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶等酶類可高效分解多聚物基質。添加殺菌成分可有效殺滅關鍵微生物。基于醫用清洗劑多組分之間的協同增效作用,可有效去除生物膜表面污物,提升器械清洗效果和生物膜去除率。
那么如何監測生物膜去除的有效性呢?最終生物膜的去除效果可通過常用的ATP生物熒光測試法進行擦拭采樣測試,或測量總有機碳(TOC)進行測試。TOC包括微生物和有機沉積物,該方法廣泛應用于衛生標準要求較高的制藥行業。