明确的答案是，对于微生物学中的所有应用，不存在单一的“最佳”方法。最佳选择完全取决于您需要灭菌的材料。然而，对于绝大多数一般的实验室用途，高压蒸汽灭菌（湿热灭菌）因其高效率、可靠性和速度而被认为是黄金标准。
灭菌的核心原则不是找到一个完美的工具，而是将方法与材料相匹配。虽然高压灭菌器是耐用品的首选工具，但对热敏感的材料需要根本不同的方法，如过滤或化学灭菌，以防止其被破坏。
核心原则：无菌性与污染
灭菌是一个绝对的过程。它是指完全消除或摧毁所有具有活性的微生物，包括细菌、病毒和顽固的细菌孢子。这与消毒不同，消毒只是将致病微生物的数量减少到安全水平。
为什么灭菌不容妥协
在微生物学中，准确性就是一切。来自空气、工具或先前实验的单个污染微生物会迅速繁殖，并完全使您的结果无效。
这就是为什么灭菌对于两个关键功能至关重要：防止实验受到传入污染，以及防止实验室环境受到潜在危险生物废物的传出污染。
目标：无菌保证水平（SAL）
灭菌遵循对数衰减的原理。目标是将微生物种群减少到单个存活生物体的概率极低的程度。
这是通过无菌保证水平（SAL）来衡量的。对于医疗设备常见的 10⁻⁶ 的 SAL 意味着在过程完成后，物品上仍有单个活微生物的概率为百万分之一。
主要灭菌方法的细分
选择正确的方法需要了解每种方法的原理及其兼容的材料。主要的划分标准是材料对热和湿气的耐受性。
1. 加热灭菌：实验室标准
热通过使微生物的必需蛋白质和酶变性来杀死它们。这是实验室中最常见和最可靠的方法。
湿热（高压灭菌） 高压灭菌器的工作原理类似于一个复杂的压力锅。它使用加压蒸汽将温度加热到典型的 121°C (250°F) 至少 15 分钟。压力使蒸汽达到水的沸点以上，湿气迅速传递热量并穿透微生物细胞。
- 最适用于： 玻璃器皿、金属仪器、水溶液、培养基和生物危害废物。
- 原理： 蛋白质变性。
干热（热风烘箱） 干热灭菌需要更高的温度和更长的暴露时间，通常是 170°C (340°F) 2 小时。它通过氧化杀死微生物。
- 最适用于： 无水（不含水）材料，如油和粉末，以及可能被蒸汽腐蚀的玻璃器皿和金属仪器。
- 原理： 细胞成分的氧化。
2. 化学灭菌：用于对热敏感的物品
当物品无法承受高压灭菌器的高温时，就会使用化学剂。
气体方法（环氧乙烷 - EtO） 环氧乙烷气体是一种高效的剂，可以灭菌对热和湿气敏感的物品，如塑料和电子产品。它通过破坏微生物的 DNA 和蛋白质来发挥作用。
- 最适用于： 预包装的医疗一次性用品（注射器、导管）、培养皿和复杂的电子或医疗设备。
- 原理： 蛋白质和 DNA 的烷基化。
液体方法（戊二醛、过氧乙酸） 这些是高水平消毒剂，如果物品完全浸没足够长的时间（通常是数小时），可以达到灭菌效果。
- 最适用于： 无法高压灭菌的可浸没仪器，如某些内窥镜。
- 原理： 因化学品而异，但通常涉及蛋白质变性和细胞膜破坏。
3. 过滤：用于热不稳定的液体
过滤不会杀死微生物；它会物理性地去除它们。液体通过一个孔径小到足以截留细菌的膜过滤器，通常为 0.22 微米 (µm)。
- 最适用于： 对热敏感的液体，如维生素溶液、抗生素制剂和含有蛋白质的细胞培养基。
- 原理： 基于尺寸的物理去除。
4. 辐射灭菌：工业解决方案
电离辐射，如 伽马射线或电子束，会破坏微生物的 DNA。这是一种高效且具有穿透力的灭菌方法，用于大规模工业灭菌。
- 最适用于： 一次性医疗用品（手套、注射器）和某些药物的工业灭菌。
- 原理： 通过自由基破坏 DNA。
理解权衡
没有一种方法是完美的。您的选择需要在有效性与材料兼容性、安全性和可及性之间取得平衡。
热和湿气敏感性是关键
这是主要的决定点。高压灭菌器会破坏许多塑料并降解敏感化学品。尝试对热不稳定的维生素溶液进行高压灭菌会使其失效。您必须知道您的材料能承受什么。
化学毒性和残留物
像 环氧乙烷 这样的方法非常有效，但它们也是有毒和致癌的。用 EtO 灭菌的物品在安全操作之前需要长时间的通风以去除残留气体。
穿透性与表面处理
湿热对致密材料和装载的包裹物的穿透性远优于干热。过滤只适用于液体。气体方法要求气体能够到达每一个表面才能有效。
成本和可及性
高压灭菌器和干热烘箱几乎是所有微生物实验室的标准设备。相比之下，辐射和 EtO 灭菌设施 是高度专业化、昂贵的工业操作。过滤对于小批量来说简单便宜，但对于大批量则不切实际。
如何选择正确的灭菌方法
使用本指南，根据您的具体任务做出明确的决定。
- 如果您正在对耐用的实验室设备（玻璃器皿、金属工具）、培养基或生物危害废物进行灭菌： 高压灭菌（湿热）是您最可靠和最高效的选择。
- 如果您正在对对热敏感的塑料、电子设备或预包装一次性用品进行灭菌： 化学灭菌（如环氧乙烷）或辐射是工业标准，而且这些物品通常是预先灭菌购买的。
- 如果您正在对对热不稳定的液体（如抗生素溶液或蛋白质培养基）进行灭菌： 过滤是保持溶液完整性的唯一适当方法。
- 如果您正在对无水物质（如油、粉末或防潮仪器）进行灭菌： 干热更优越，因为湿热无法有效穿透这些物质。
通过将灭菌方法与材料相匹配，您可以确保科学的完整性和实验室的安全。
摘要表：
| 方法 | 最适用于 | 关键原理 |
|---|---|---|
| 湿热（高压灭菌器） | 玻璃器皿、金属仪器、培养基、废物 | 蒸汽使蛋白质变性 |
| 干热（烘箱） | 粉末、油、防潮物品 | 细胞成分的氧化 |
| 化学（EtO 气体） | 对热敏感的塑料、电子产品、一次性用品 | 蛋白质和 DNA 的烷基化 |
| 过滤 | 对热不稳定的液体（抗生素、培养基） | 通过膜孔进行物理去除 |
| 辐射 | 一次性用品的工业灭菌 | 通过电离辐射破坏 DNA |
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