最常见的实验室灭菌方法按其作用机制分类：热力（湿热和干热）、化学气体、辐射和物理过滤。通过高压灭菌器进行的湿热灭菌是通用实验室设备和液体的最常用方法，而其他技术则保留给不能承受高温高压的物品。
选择灭菌方法不是要找到唯一的“最佳”选择，而是要为您要灭菌的材料选择最合适的方法。这个决定是在材料对热或化学品的敏感性与您应用所需的无菌水平之间进行的关键平衡。
热力灭菌：实验室的主力军
热力是实验室环境中**最可靠和最广泛使用的灭菌剂**。它通过不可逆地使微生物生存所需的必需蛋白质和酶变性而起作用。
高压灭菌（湿热）：黄金标准
高压灭菌器是一种使用高压蒸汽对物品进行灭菌的压力室。标准循环是**在 15 psi 下 121°C (250°F) 保持 15-20 分钟**。
蒸汽的存在至关重要。它允许热量快速有效地渗透到致密材料中，使其比相同温度下的干热更有效。
高压灭菌是灭菌大多数玻璃器皿（瓶子、烧瓶）、实验室工具（镊子）、液体培养基和生物危害废物的首选方法。
干热烘箱：适用于对湿气敏感的材料
干热灭菌在烘箱中进行，需要比高压灭菌更高的温度和更长的暴露时间。典型循环是**在 170°C (340°F) 下至少两小时**。
该方法通过氧化杀死微生物。由于热空气传递热量的效率低于蒸汽，因此需要更长的循环时间来确保所有生物体都被破坏。
干热用于受水分损坏或蒸汽无法穿透的材料，例如无水油、粉末和某些金属仪器。
化学灭菌：适用于对热敏感的物品
当物品无法承受高压灭菌器或干热烘箱的高温时，就会使用化学消毒剂。这些通常用于塑料、电子产品和复杂的医疗仪器。
环氧乙烷 (EtO) 气体：低温选择
环氧乙烷 (EtO) 是一种无色气体，可在低温（30-60°C）下有效灭菌。它是一种烷化剂，可破坏微生物的 DNA 和蛋白质，阻止复制。
EtO 可以穿透可呼吸的包装，如塑料薄膜，因此非常适合对预包装的一次性物品（如注射器、导管和塑料培养皿）进行灭菌。
主要缺点是其毒性和易燃性。用 EtO 灭菌的物品在安全处理之前需要进行长时间的通风以去除残留气体。
过氧化氢蒸汽和等离子体：更快、更安全的选择
该方法涉及将过氧化氢水溶液气化。在某些系统中，射频能量用于将蒸汽激发成低温等离子体状态。
该过程会产生高度活泼且对微生物具有破坏性的**自由基**。主要副产物是无毒的水和氧气。
由于循环时间更快且安全性得到显着提高，没有有毒残留物，气化过氧化氢正迅速取代 EtO 用于许多应用。
辐射和过滤：专业技术
在不适合使用热力或化学品的情况下，会使用这些方法。
辐射（伽马射线和电子束）：用于工业规模灭菌
辐照利用高能伽马射线或电子束通过破坏 DNA 中的共价键来杀死微生物。这是一种高效的低温方法。
由于所需的基础设施规模庞大（例如钴-60 源），此技术几乎完全由医疗设备和实验室一次性用品制造商在工业规模上使用。
您很可能使用过许多经过辐射灭菌的物品，例如预包装的无菌手套、棉签和移液器吸头。
过滤：去除，而非杀死
无菌过滤的独特之处在于它通过物理方式去除微生物，而不是杀死它们。液体或气体通过孔径小到足以截留细菌的过滤器，通常为**0.22 微米 (µm)**。
这是灭菌对热敏感液体（如含有维生素或抗生素的细胞培养基、蛋白质溶液和某些药物）的唯一可行方法。
务必记住，过滤不会去除病毒或内毒素，除非使用专业的超滤器。所得液体是无菌的，但过滤器本身会受到高度污染。
了解权衡
没有一种方法适用于所有情况。正确选择需要了解每种技术的局限性。
材料兼容性至关重要
要灭菌物品的性质是首要考虑因素。高压灭菌器会熔化大多数标准塑料并损坏敏感电子设备。辐射会使某些聚合物变脆，而某些材料可能会吸收化学气体。
渗透性和复杂性
高压灭菌器的蒸汽必须能够接触到所有表面。紧密包裹或装载不当的物品可能无法被灭菌。同样，具有长而窄腔的复杂仪器可能难以被气体消毒剂渗透。
安全性、成本和周转时间
高压灭菌器代表中等的初始资本成本，但运行成本低廉。像 EtO 系统这样的化学消毒剂成本高昂，并带有重大的安全和监管负担。小批量的过滤成本低廉，但对于大规模生产来说既耗时又昂贵。
如何选择正确的灭菌方法
决定取决于您的物品的性质和实验目标。请以此作为您的指南。
- 如果您要对玻璃器皿、液体或废物等坚固材料进行灭菌： 使用高压灭菌器，因其无与伦比的可靠性和效率。
- 如果您要对含有维生素的培养基或蛋白质溶液等对热敏感的液体进行灭菌： 使用无菌过滤来去除细菌，同时保持溶液的化学完整性。
- 如果您要对某些塑料或电子产品等对热敏感的固体物品进行灭菌： 必须使用过氧化氢或环氧乙烷等化学方法。
- 如果您只是减少表面微生物负荷（消毒）： 70% 乙醇溶液或紫外线通常就足够了，而且比灭菌快得多。
选择正确的方法是可重复、安全和有效的实验室科学的基本支柱。
摘要表：
| 方法 | 作用机制 | 常见用途 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|---|
| 高压灭菌（湿热） | 高压蒸汽 | 玻璃器皿、工具、液体培养基、废物 | 黄金标准；不适用于对热/湿气敏感的物品 |
| 干热烘箱 | 热空气氧化 | 粉末、油、对湿气敏感的金属 | 比高压灭菌需要更高的温度和更长的循环时间 |
| 化学品（EtO / H₂O₂） | 气体烷基化 / 自由基 | 塑料、电子产品、复杂仪器 | 低温；需要通风/安全规程 |
| 辐射（伽马射线/电子束） | 通过辐射破坏 DNA | 预包装一次性用品（手套、吸头） | 工业规模；可能降解某些塑料 |
| 过滤 | 通过 0.22µm 孔径进行物理去除 | 对热敏感的液体（培养基、药物） | 去除细菌，但不去除病毒或内毒素 |
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