联手维生素,无包膜病毒消杀利器,紫外线让血液更安全

来源:科技日报 2020-07-16 10:41:53

利用紫外线消毒杀菌是一种古老而又行之有效的方法。早在1877年就有对太阳光辐射可以杀灭培养基中细菌特性的报道,日常生活中,在太阳下晒被子就是利用紫外线除螨杀菌的典型应用。

作为一种广谱类杀菌消毒方式,紫外线在血液制品消毒过程中也扮演着重要角色。近期,美国科罗拉多州立大学生物医学科学系研究人员等利用紫外线与核黄素,对9种血浆和3种全血制品进行处理,结果表明处理后的血液样本中检测不到原有病毒,紫外线对血液制品的消毒效果值得肯定。日前,该研究成果发表在《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)杂志上。

短波紫外线,无包膜病毒消杀利器

科技日报记者查阅相关文献了解到,献血人的全血中可以分离出红细胞、血小板和血浆等成分。其中,红细胞可以用于大量失血的患者,危急时刻挽救生命;血小板可用于血小板减少症患者;血浆里提取的免疫球蛋白能用于免疫缺陷综合征患者、免疫相关血液疾病,还可提供被动免疫及有效调节免疫缺陷患者的免疫应答,是现在广泛使用的生物制剂。

由此可见,血液制剂的输注与患者生命安全和生活质量息息相关。目前已知很多病原体都可通过血液传播,如艾滋病病毒、乙肝病毒、丙肝病毒等。如果血液中存有病原体,对受血者来说将后患无穷,甚至威胁生命。

现阶段,减少经输血感染的方法主要包括精密筛选献血者、血液中病毒标志物检测及采用安全可靠的技术对血液成分进行病原体灭活等。紫外线就是在输血安全链条的病原体灭活一环中“发光发热”。

“光化学法灭活血液制品是近年来的研究热点。紫外线可使核酸突变,阻碍其复制、转录及蛋白质的合成,同时产生的自由基可引起氨基酸光电离,导致细菌和病毒的死亡。”中国生化与分子生物学会工业生物化学与分子生物学分会副秘书长、山东大学药学院研究员臧恒昌在接受科技日报记者采访时表示。

紫外线可根据波长分为长波紫外线(UVA)、中波紫外线(UVB)、短波紫外线(UVC)三类。其中,UVC吸引了很多学者的目光,其用于血液制品灭活的相关研究频见报道。

“总体来说,UVC对绝大部分病毒,尤其是无包膜病毒具有较好的灭活效果,填补了血液制品病毒灭活工艺的空白,具有良好的发展前景。”臧恒昌说。

他举例,当UVC照射剂量达到一定数值时,能有效降低无包膜病毒脊髓灰质炎病毒的数量和毒力,而要想UVB达到相同的效果,则需要将照射剂量提高4倍。

“但是,验证最终灭活效果要看制品是否传播病毒,需进行临床流行病学的长期观察。”臧恒昌表示,对灭活效果的考察还应包括灭活工艺的可靠性、稳定性、易放大性及经济性等,这些尚有待进一步研究。

蛋白质保护剂,与紫外线结伴“杀敌”

虽然早在20世纪40年代,紫外线就曾用于血液制品净化,但其灭活血液制品病原体之路并非一帆风顺。

研究发现,紫外线照射会使血液中的蛋白质形成聚合体或裂解成小的蛋白碎片,进而引起其活性和功能的改变。因此,紫外线灭活相关研究曾一度停滞。

后来,研究人员尝试在试验前加入蛋白质保护剂,使血液中的有用蛋白质免受紫外照射,以保证血液制品品质。目前这种联合方法的研究进行得如火如荼。

前文提及的最新科学研究就是使用了核黄素联合紫外线的灭活方法。核黄素还有一个为人熟知的名字——维生素B2。以往研究数据显示,二者联合可以通过不可逆地改变核酸来灭活大部分的病原体,包括有包膜和无包膜病毒,以及与临床相关的污染菌。重要的是,这种方法处理血液制品后对蛋白质、凝血因子等物质的活性影响很小。

臧恒昌补充道,也有研究发现,在充分优化辐射剂量和暴露时间的基础上,即使在不加光保护剂的情况下,利用UVC灭活病毒,对血浆蛋白损伤也不大。

例如,将紫外线灯设计成螺旋形,再令血浆从紫外线灯外流过。这种特殊的形状设计能够使血浆样本在压力泵的推动下形成涡流,所受紫外线辐射均匀,堪称“360度无死角”,暴露时间也短,无需添加蛋白质保护剂,既能较好地灭活指定病毒,对血液成分中的生物活性物质破坏也较小,且消除了添加剂导致的产品输注后副反应的发生风险。

除了紫外线,血液制品的病毒灭活方法还有很多,主要有物理法和化学法。臧恒昌告诉记者,物理法中常用的热处理法有湿热法、干热法、蒸汽加热法、纳米膜过滤等;化学法中较常用的有低pH孵育法、有机溶剂/表面活性剂法(S/D法)等。这些方法各有优劣,需要根据不同的血液制品和临床需求进行选择。

直接照射人体消毒?不可行

除了血液制品灭活外,紫外线还广泛用于日常室内空气、物体表面、水等液体的消毒,就连新冠病毒也无法逃脱紫外线的“制裁”。《诊疗方案》显示,新冠病毒对紫外线敏感。

那么,紫外线能够通过直接照射皮肤的方式进行消毒吗?

“由于紫外线能够穿透细胞使其死亡,因此用紫外线消毒时要注意不能直接照射到人的皮肤,尤其是人的眼睛,紫外线杀菌灯点亮时切不可直视灯管。”臧恒昌表示。

武汉市第四医院眼科医生杨蕾蕾也提示,紫外线消毒易造成眼角膜上皮坏死脱落。人们即便不直视紫外线灯源,在开着紫外线灯的房间待久了,同样有可能“中招”。因此,在使用紫外线灯对物体进行消毒时,人应当离开现场,使用结束后,先通风一段时间,再进入房间。

皮肤科医师一直强调防晒的重要性,主要就是防止阳光中紫外线对皮肤的伤害。多位皮肤科医师在接受科技日报记者采访时强调,皮肤长久暴露在阳光下,易起皱、老化、红肿、掉皮,甚至会引发皮肤癌。由此可知,以消毒为目的,使用强度更高的人工紫外线产品直接照射身体,将会带来更大危害。

当然,如果科学掌控紫外线的波段和剂量,使用专门设备,也可让紫外线“摇身一变”,成为治疗皮肤病的帮手。专家表示,经过多年研究发展,现今紫外线已逐渐应用于银屑病、白癜风、特应性皮炎、多形性日光疹等皮肤病的治疗中。未来在科研人员的探索下,相信紫外线还能进一步扬长避短,在消毒杀菌、治病救人等领域发挥更大的作用。(实习记者 于紫月)

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