不同消毒方法对海藻酸钠-明胶共混体系理化性能的影响

背景：不同的消毒方式对生物材料的理化性能均有一定的影响，影响的大小就成为选择消毒方法的重要参考依据。

目的：观察不同的消毒方式对海藻酸钠-明胶共混体系理化性能的影响，并选择最佳的消毒方式。

设计、时间及地点：观察对比实验，于2007-08 在北京世纪坛医院中心实验室和中国石油大学油气储运工程系完成。

材料：海藻酸钠干粉购自美国Sigma 公司，明胶干粉购自河北绿岛公司。

方法：分别以固体60Co 照射消毒、固体高压蒸汽消毒和溶液高压蒸汽消毒后的40 g/L 海藻酸钠溶液与消毒明胶配制成海藻酸钠与明胶质量比为2∶3 的海藻酸钠-明胶共混体系，终浓度为50 g/L。磁力搅拌30 min，静置30 min 后低速离心以使小气泡消失。以未消毒的海藻酸钠粉末与明胶配制的海藻酸钠-明胶共混体系为对照。

主要观察指标：分别测定不同消毒方法消毒后的海藻酸钠-明胶共混体的pH 值，吸光度值和黏度。

结果：固体高压蒸汽消毒法、溶液高压蒸汽消毒法、60Co 照射消毒法pH 值分别为7.25，6.81，6.88；吸光度值分别为0.168，0.166，0.170；黏度分别为2.177，1.796，1.889 Pa·s。

结论：各种消毒方法对海藻酸钠的理化性能均有影响，其中，固体高压蒸汽消毒法影响相对移小。

关键词：消毒；海藻酸钠；明胶；共混体

0 引言

组织工程用天然水凝胶包括明胶、胶原、纤维蛋白、透明质酸盐，海藻酸盐、多糖类和壳聚糖等。在以往研究中海藻酸钠和明胶通常都是单独使用，所以在材料的弹性、机械强度、加工性能和含水率等性能方面均不甚理想。实验将明胶的降解性能及高含水率，与海藻酸钠良好的交联成形性能及交联后的较高机械强度相结合，制备一种综合性能更好的海藻酸钠-明胶复合材料。

生物材料在使用前都需要进行消毒处理。经过消毒后的海藻酸钠-明胶共混体系的理化性能是否会有所改变？这样的改变是否会影响今后的使用？该如何选用较为合适的消毒方法？

1 材料和方法

设计：观察对比实验。

时间及地点：实验于2007-08在北京世纪坛医院中心实验室和中国石油大学油气储运工程系完成。

实验方法：

明胶溶液的配制和消毒：称取明胶30 g入500 mL蒸馏水中。30 ℃恒温下搅拌30 min，形成60 g/L的明胶溶液，在压力为98.066 kPa，温度为126 ℃下消毒30 min备用。

海藻酸钠的消毒:

固体 60Co照射消毒法：取20 g海藻酸钠粉末装入空容器中，9 kGy 60Co照射后备用。

固体高压蒸汽消毒法：取20 g海藻酸钠粉末装入空容器中，在压力为98.066 kPa，温度为126 ℃下消毒30 min备用。

溶液高压蒸汽消毒法：用海藻酸钠粉末20 g加入500 mL双蒸水中，持续搅拌30 min，制成40 g/L海藻酸钠溶液500 mL， 在压力为98.066 kPa，温度为126 ℃下消毒30 min备用。

不同消毒方法海藻酸钠-明胶共混体系的制备：

未消毒对照组的配制：以MEM为溶剂，用未消毒的海藻酸钠粉末和明胶溶液配制成海藻酸钠与明胶质量比为2∶3的海藻酸钠-明胶共混体系，终浓度为50 g/L。磁力搅拌30 min，静置30 min后低速离心以使小气泡消失。

固体 60Co照射消毒组的配制：用60Co照射消毒后的海藻酸钠粉末和消毒明胶溶液配制成海藻酸钠与明胶质量比为2∶3的海藻酸钠-明胶共混体系，终浓度为50 g/L。磁力搅拌30 min，静置30 min后低速离心以使小气泡消失。

固体高压蒸汽消毒组的配制：用高压蒸汽消毒后的海藻酸钠粉末和消毒明胶溶液配制成海藻酸钠与明胶质量比为2∶3的海藻酸钠-明胶共混体系，终浓度为50 g/L。磁力搅拌30 min，静置30 min后低速离心以使小气泡消失。

溶液高压蒸汽消毒组的配制：用高压蒸汽消毒后的40 g/L海藻酸钠溶液和60 g/L的消毒明胶溶液配制为海藻酸钠与明胶质量比为2∶3的海藻酸钠-明胶共混体系，终浓度为50 g/L。磁力搅拌30 min，静置30 min后低速离心以使小气泡消失。

主要观察指标：

不同消毒方法的海藻酸钠-明胶共混体系pH值测定：分别将以上配制的海藻酸钠-明胶共混体系30 mL放入50 mL小烧杯内，在pHS-2型酸度计上测量pH值，各重复2次，取平均值。

不同消毒方法对海藻酸钠-明胶共混体系稳定性的测定：用WFZ-26A型紫外分光光度计分别测定以上不同样本的吸光度值：在25 ℃恒温下，取配制好的各组海藻酸钠－明胶共混体系各10 mL装样，以纯明胶溶液为参照物，分别测量不同浓度共混体系的吸光度值2次，取2次测量的平均值。波长为400 nm。

不同消毒方法对海藻酸钠-明胶共混体系黏度影响的测定：在25 ℃恒温下，用HAAKE VT550同轴圆筒旋转黏度计，NV传感器，HAAKE C25P循环恒温水浴条件下测定共混物体系的黏度：取配制好的海藻酸钠-明胶共混溶液各30 mL装样，在剪切速率为4 L/s的条件下，分别测量不同消毒方法共混体系的黏度值2次，取2次测量的平均值。

设计、实施、评估者：设计为第三作者，实施为全部作者，评估为第一、三、四作者，评估者受过相关专业培训，实验过程未采用盲法评估。

2 讨论

目前常用于生物材料的消毒方法有巴氏消毒法、过滤消毒法、60Co照射消毒法和高压蒸汽消毒法。在以上消毒方法中，巴氏消毒法不能完全杀灭杆菌和芽孢，一般不考虑使用。过滤消毒法效率太低，以常用直径25 cm滤器为例，每小时仅能滤过3 mL，所以在实际中也很少应用。60Co照射消毒法和高压蒸汽消毒法都可以达到彻底消灭细菌的目的，但均会对海藻酸钠-明胶共混体系的理化性能有一定影响。所以，影响大小就成为选择共混体系消毒方法的重要参考依据。

因固体明胶在高温高压下体积会急剧增加，在消毒过程中具有一定的危险性，所以将明胶先配制为溶液后再进行高温高压消毒处理。实验主要考察的是几种海藻酸钠的消毒方法对共混体系酸碱度、稳定性和黏度的影响。

从结果中可以看出：高温高压和辐射对共混体系的酸碱度都产生了一定的影响，pH值均有所下降。原因可能与高温高压和辐射使海藻酸钠分子发生分解，释放出酸性离子有关。其中，以高压蒸汽对海藻酸钠溶液进行消毒的方法影响最为显著。共混体系在几种方法消毒后的pH值均有所降低，这就要求在使用共混体系前必须调整其酸碱度，使其pH值接近于生理范围，以满足培养细胞生存条件。

通过对海藻酸钠-明胶共混体系吸光度值的比较可以看出：不同消毒方法处理后的共混体系溶液外观均呈透明澄清，没有出现浑浊现象，表明各消毒方法对共混体系的稳定性影响不大，体系具有匀相结构，稳定性好。通过对海藻酸钠-明胶共混体系黏度测量结果可以看出：和未消毒空白对照组相比，溶液高压蒸汽消毒组的黏度降低最为明显，固体60Co照射消毒法组次之，固体高压蒸汽消毒组的影响最小。这是由于海藻酸钠是一种对热敏感的多糖单链大分子，在溶液状况下，加热和照射都会导致分子链断裂，以至于影响到海藻酸钠溶液的理化性能。

从以上研究可以看出，各种消毒方法对海藻酸钠的理化性能均有影响，其中，以高温高压消毒溶液的影响最为明显，所以海藻酸钠不适于在溶液状态用该法进行消毒，而应在配制以前以固体状态进行消毒。高压蒸汽消毒固态海藻酸钠虽然也对共混体系的理化性能造成一定的影响，但相对较小。该法在临床应用最为常见和方便，且灭菌彻底，处理量大，是相对较好的消毒方法。

通过比较不同方法消毒海藻酸钠后对共混体系理化性能的影响，选择出一种相对比较好方法，为今后研究和临床应用海藻酸钠提供了理论依据。