張偉 韓穎 張嬌嬌 張柏林 羅育浩 王亞飛

1 河南省醫(yī)療器械檢驗所 （河南 鄭州 450000）

2 河南省計量科學(xué)研究院 （河南 鄭州 450000）

3 中檢集團(tuán)中原農(nóng)食產(chǎn)品檢測（河南）有限公司 （河南 鄭州 450000）

內(nèi)容提要： 60Co-γ輻照常用于食品和醫(yī)療器械的滅菌，但輻照在有效地殺滅微生物的同時也顯著影響食品中的營養(yǎng)成分和高分子聚合物材料的理化性質(zhì)。因此，正確評估60Co-γ輻照滅菌的風(fēng)險有利于降低其對人們健康的危害。文章介紹了60Co-γ輻照滅菌的相關(guān)分子機(jī)制，重點關(guān)注其對食品和醫(yī)療器械安全的影響。

食品和醫(yī)療器械常需要在使用前進(jìn)行滅菌，常見的滅菌技術(shù)包括干熱滅菌，濕熱滅菌，環(huán)氧乙烷滅菌，60Co-γ輻照滅菌，等離子滅菌和過濾滅菌等[1]。選擇哪種滅菌方法取決于被滅菌樣品的預(yù)期用途和理化性質(zhì)。60Co-γ輻照滅菌與其他滅菌方法相比具有以下優(yōu)點：穿透力強(qiáng)，且滅菌效果不受溫度和壓力的影響，滅菌性能穩(wěn)定。盡管60Co-γ輻照滅菌廣泛應(yīng)用于食品、生物制品和醫(yī)療器械等領(lǐng)域，但有許多研究表明60Co-γ輻照滅菌對產(chǎn)品有不利影響。因此，本文介紹了60Co-γ輻射滅菌的分子機(jī)制及其對食品安全和醫(yī)療器械的不良影響。

1.60Co-γ輻照誘導(dǎo)細(xì)胞損傷的分子機(jī)制

60Co-γ輻照滅菌通過γ射線在能量的傳遞和轉(zhuǎn)移過程中，產(chǎn)生強(qiáng)大的物理和生物效應(yīng)，達(dá)到滅菌效果。樣品吸收了γ射線釋放的能量后，會發(fā)生形態(tài)和功能的改變。輻照誘導(dǎo)細(xì)胞損傷的分子機(jī)制主要包括：增加細(xì)胞膜的通透性，誘發(fā)酶功能障礙，產(chǎn)生放射性毒素和誘導(dǎo)脫氧核糖核酸（DNA）損傷等，其中誘發(fā)DNA損傷被認(rèn)為是輻照滅菌的主要分子機(jī)制。γ射線通過直接破壞DNA螺旋，或者產(chǎn)生自由基，破壞DNA內(nèi)的化學(xué)鍵[2]。

2.60Co-γ輻照對食品安全的影響

食品中病原微生物污染是全球性的公共衛(wèi)生問題。對于免疫力低的人群來說，消除食源性病原體至關(guān)重要。加熱殺菌的方法可以有效殺滅液體食物中的微生物，但不能用于固體食品的殺菌。而60Co-γ輻照具有較強(qiáng)的穿透力，可以用于各種包裝后食品的滅菌，因此它廣泛用于食品滅菌。然而，有研究表明，60Co-γ輻照誘導(dǎo)產(chǎn)生的自由基能夠改變維生素的結(jié)構(gòu)和/或活性，顯著降低了輻照食品的營養(yǎng)價值，且由于結(jié)構(gòu)的改變，輻照食物中的維生素不能很好地吸收，導(dǎo)致其營養(yǎng)成分缺乏[3]。此外，含有不飽和脂肪的食物在接受輻照后會脂質(zhì)的氧化和聚合，并沉積在血管中，對人類的心腦血管健康帶來不利影響[4]。

3.60Co-γ輻照對醫(yī)療器械的影響

高分子醫(yī)療器械接受60Co-γ輻照滅菌后，其聚合物結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。由于輻照誘導(dǎo)的效應(yīng)是累積的，因此在反復(fù)滅菌后可以觀察到聚合物結(jié)構(gòu)的顯著變化。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），超高分子量聚乙烯（UHMWPE），聚氯乙烯（PVC）和硅橡膠等屬于輻照敏感類聚合物，標(biāo)準(zhǔn)劑量的γ輻射（25kGy）滅菌都會在這些材料中引起不可逆的結(jié)構(gòu)變化。γ輻射誘導(dǎo)PMMA中α-甲基或亞甲基脫氫，并在UHMPWE中產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致含PMMA和含UHMWPE的器械產(chǎn)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化，從而影響其臨床應(yīng)用[5,6]。此外，由于輻照產(chǎn)生的自由基的強(qiáng)氧化性，含硅橡膠的醫(yī)療器械在接受60Co-γ輻照滅菌后彈性降低，從而限制了其使用[7]。此外，輻照會導(dǎo)致PVC材料分解，輻照滅菌的PVC血袋pH值降低，還原物質(zhì)和溶血率嚴(yán)重超標(biāo)，外觀顏色明顯發(fā)黃[8]。同樣，聚丙烯（PP）的形態(tài)，黏度和熔化溫度在接受60Co-γ輻照滅菌后發(fā)生顯著改變[9]。此外，除了改變其物理化學(xué)特性外，60Co-γ輻照線還可以誘導(dǎo)聚氨酯（PU）產(chǎn)生致癌物4,4-亞甲基二苯胺。因此，60Co-γ輻照不應(yīng)用于含PU醫(yī)療器械的滅菌[10]。

4.小結(jié)

在過去幾十年中，60Co-γ輻照廣泛應(yīng)用于食品和醫(yī)療器械的滅菌。然而，輻照后的食品其營養(yǎng)成分可能會發(fā)生改變甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人們的健康。接受輻照滅菌的聚合物醫(yī)療器械也常會發(fā)生高分子聚合物結(jié)構(gòu)的變化。這些變化有可能對輻照后產(chǎn)品的臨床使用產(chǎn)生不利影響。因此，在滅菌過程中應(yīng)使用能夠中斷由γ射線引發(fā)的可降解反應(yīng)的添加劑，以防止60Co-γ輻照的不利影響。總之，需要更多的安全性研究來降低60Co-γ輻照滅菌的風(fēng)險，以避免60Co-γ輻照可能對健康造成的所有潛在危害。