酸性氧化电位水在口腔医学领域应用的探讨

酸性氧化电位水在口腔医学领域应用的探讨发表时间：2010-05-06 发表者：余擎 (访问人次：1056)酸性氧化电位水（electrolyzed oxidizing water,简称EOW），又称强酸水、高电位氧化离子水、强酸性电解水、酸化电位水、氧化电位水等，是一种具有高氧化还原电位，低pH值，含低浓度有效氯、活性氧和次氯酸的水，具有较强的氧化能力和快速杀灭微生物作用。

酸性氧化电位水的研究始于1 9 8 7 年由日本研制成功，最初作为对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（M R S A ）有显著效果的杀菌剂[1]。

经过多年的研究，人们对其认识不断深入，对其具有杀菌广谱、迅速、使用方便、成本低、对人体无毒副作用、无残留等优点已取得共识，并在医疗领域已用于手消毒、内窥镜的清洗消毒、血液透析装置的消毒、环境的消毒、压疮等创面的治疗以及肿瘤患者放化疗及危重患者的口腔护理[2-9]。

自1995 年以来酸性氧化电位水生成器进入中国市场以来，很快得到了中国同行的认可，符合我国资源节约型和环境友好型产业政策要求，并取得了卫生部的卫生许可。

目前该类产品在口腔医疗领域的应用广度和深度也正在被一些具有敏锐思维的口腔医学家认识并着力研发。

本文对将就酸性氧化电位水在口腔医疗中的应用现状及前景做出初步的探讨。

1酸性氧化电位水的生产原理及其基本性状1.1生产原理将普通的自来水经过净化处理后,添加一定量(浓度小于0.1%)的氯化钠,在离子膜电解槽(常用二槽式电解槽)中进行电解产生酸性水和碱性水。

电极阳极以析氯反应和析氧反应为主,阴极以析氢反应为主,溶液中则以氯的水解和次氯酸的解离为主。

从电解槽阳极流出的水含有H+ ,称为酸性氧化电位水;从电解槽阴极流出的水含有OH- ,称为碱性离子水,两种水质指标详见表1[10]。

此碱性水与稀释的氢氧化钠溶液性质相同，显示了其对油脂、蛋白质等有机物的良好的乳化、剥离作用。

基于此项优点，在用酸化水杀菌消毒前，先用碱性水去除掉有机物，可以使酸化水达到更好的消毒效果。

电解水分为有隔膜(阴阳两极分开)电解和无隔膜电解。

前者用于制造酸化水(pH<3)(阳极制造酸化水，阴极制造碱性电解水，数量各半)，后者用于制造微酸性电解水(pH<5～6.5)和电解次亚水(pH>7.5)，所有生成的电解水都属于杀菌性电解水[9]。

而有隔膜的电解槽又分为两槽式(用一层阳离子膜分隔)和三槽式(用阴、阳离子膜分隔成三腔)。

1.2基本性状按照日本厚生省监修的食品添加物公定书（第7 版；1999）的规定pH 范围在5～6.5 为微酸性，3～5 为弱酸性，3 以下为强酸性。

日本将酸性氧化电位水生成器由此而分类，可产生pH 值在3 以下的电解水为强酸性电解水生成器，主要用于医疗领域，也是目前我国的主要产品。

产生pH 值在3 ～5 的为弱酸性电解水生成器，主要用于食品加工和餐饮行业，在日本、韩国有此类产品。

目前医疗领域应用的酸性氧化电位水是一种无色透明的液体, 具有氯味, 其氧化还原电位在1100mV 以上，pH 值在2.0～3.0 之间, 有效氯含量一般为20～70mg/L。

主要生成物为次氯酸、氯气、盐酸、活性氧、活性羟基、过氧化氢。

在室温、密闭、避光的条件下，较稳定，而在室温暴露的条件下，不稳定，可自行分解成自来水，故不宜长期保存，最好现用现制备。

2酸性氧化电位水的杀菌特性及其原理2.1酸性氧化电位水的杀菌特性酸性氧化电位水具有杀菌广谱,可以在短时间内杀灭Pseudomonas aeruginosa[11,12]、taphylococcusaureus[12,13]、S . epidermidis , E. coli O157 ∶H7[14-17]、Salmonella Enteritidis[17]、Salmonella Typhimurium[18]、Bacillus cereus[12]、Listeria monocytogenes[12,16,18]、Mycobacterium tuberculosis[12]、Campylobacter jejuni[14]、Enterobacter aerogenes[13]、Vibrio parahaemolyticus[19,20]等多种细菌,而且至今为止尚未出现过发现耐性菌的报告,并且从作用原理上可以判断,出现耐性菌的机率微乎其微。

另外,酸性氧化电位水还可以杀灭血液的病原体,如hepatitis B virus(HBV) 、hepatitis Cvirus(HCV) 、human immunodeficiency virus(HIV)2.2酸性氧化电位水的杀菌原理2.2.1物理杀菌学说物理杀菌学说认为酸性氧化电位水的高ORP值、低pH 超出了微生物的生存范围,从而进行杀菌。

有研究表明,常用含氯消毒剂溶液的氧化电位只有600 mV 左右,其杀菌速度慢,达到相同杀菌效果所需有效氯浓度比氧化电位水高出数倍。

Kim 通过实验证明, 分别将含有效氯质量浓度为10、56mg/ L 的EOW与用化学方法模拟EOW 的溶液做了杀灭大肠杆菌O157∶H7 的比较实验,结果证实ORP是使微生物失活的主要因素。

Koseki [21]认为ORP不是杀菌的主要因素,因为高ORP 的臭氧水杀菌效果不如低ORP 值的EOW,他认为与细菌作用的是HOCl 产生的羟基自由基。

Park 等研究结果证明,有效氯质量浓度足够大的情况下( > 2 mg/ L) ,EOW 在pH介于2.6～7.0 对大肠埃希菌等杀菌效果相同。

另外,pH 为2.6 的盐酸比EOW杀菌能力要弱得多,而酸性使物质变性灭活需要较长的时间。

用与EOW相同pH 的盐酸溶液对HBsAg 作用60 s 仍不能将其抗原性破坏,这说明EOW起主要作用的也不是它的酸性特性[22]。

Liao[23]、Osafune[24]认为在微生物细胞中,氧化作用会破坏细胞膜。

而EOW的高氧化还原电位会破坏细胞膜,氧气与其他物质作用会使它失去电子,干扰膜平衡,使微生物的细胞膜电位发生改变,导致细胞通透性增强、细菌肿胀及细胞代谢酶的破坏,使胞内物质溢出、溶解,从而达到杀灭微生物的作用。

2.2.1化学杀菌学说化学杀菌学说是在1994 年由日本科学家提出的,他们认为氧化电位水杀菌最主要因素是其复杂的化学因子,包括有效氯和活性氧: ①有效氯主要包括电解直接生成的HClO、Cl2、ClO2、ClO-等。

氯能损害细胞膜,致使细胞内的蛋白、RNA 和DNA 漏出,而且还可以穿透衣壳与病毒的核酸起作用。

近年有学者研究发现[25-27] Cl 能进入微生物体内与RNA和DNA 结合,使其失去正常的生化活性,致使微生物死亡。

Kiura 等研究发现,在EOW 的作用下细菌细胞膜会出现气泡、增大并最终导致细胞膜破裂;在相同的pH 和ORP 下,气泡数量会随有效氯含量的提高而增加,说明其杀菌效果与有效氯含量提高有关。

有实验表明[27] ,氧化电位水中有效氯浓度与细菌杀灭率呈高度正相关( r = 0.95) 。

在有效氯的多种成分中,Len 认为分子态HOCl 是杀菌作用的主要影响因素。

②活性氧主要是指电解中产生的初生态原子氧O、羟基自由基OH、过氧化氢H2O2和臭氧O3等活性氧成分,这些活性物质具有较强的氧化性,它们能跟氨基发生特异反应,破坏细胞膜并渗透到细胞内破坏有机物的链状结构,从而使蛋白质及DNA 合成受阻,使微生物致死。

但氧化电位水在电解时产生的活性氧是不稳定的物质,随着时间延长,活性氧含量将迅速下降甚至完全消失。

有实验检测保存了3个月的氧化电位水仍有杀菌作用,且常用的含活性氧的消毒剂如过氧化氢等的杀菌力也不及氧化电位水。

部分研究者对酸性氧化电位水杀菌机理进行了初步研究,但多是利用化学模拟的方法,或者是与其他含氯杀菌剂比较,或者是利用微观观察来说明杀菌机理。

王文清等[28]通过考察,得出酸性氧化电位水杀菌主要是以化学因素杀菌为主,其中有效氯为主要影响因素;物理杀菌为辅,其中ORP值为主要影响因素。

3酸性氧化电位水的安全性小宫山宽机[29]从以下几个方面对酸性氧化电位水的安全性进行了比较详细报道。

（1）急性口服毒性：以50ml/kg体重的酸性氧化电位水对小鼠口服用药未见毒性症状，属实际无毒。

（2 ）皮肤一次刺激和皮肤累积刺激性：对家兔皮肤上的伤口1 日1 次连续5 日滴下未见伤口发生变化，以老鼠的足部为对象进行1 日30 次（一次浸泡15 或30s）的反复用药试验（3个月），对皮肤的变化进行血液学、生物化学、病理组织学方面的观察，未见老鼠皮肤及全身有异状。

（3 ）急性眼刺激性：滴下酸性氧化电位水72h 后观察，家兔角膜、虹膜、结膜等未见变化。

（4 ）皮肤增大反应：在土拨鼠皮内1 周3 次注入酸性氧化电位水后观察，未见皮肤发生（浮肿、红斑）变化。

（5 ）口腔黏膜刺激性：用酸性氧化电位水以流水方式作用田鼠颊囊30min 后，经肉眼及病理组织学观察未见变化。

（6）细胞毒性：在取自人、小鼠、田鼠的细胞培养液中添加酸性氧化电位水12h 后检测其结果，表明高浓度酸性氧化电位水对细胞的增殖略有抑制，高浓度以下未见变化，认为其毒性小于其他常用消毒剂。

（7 ）染色体异常诱发性：在哺乳动物培养细胞中直接添加或添加有代谢活性物质的酸性氧化电位水后蓄积在分裂中期的细胞上，调查染色体异常情况，结果均未见变化。

（8 ）以志愿者为对象的皮肤试验：以健康成年男性及女性志愿者为对象频繁使用酸性氧化电位水研究其安全性，使用从数种装置生成的酸性氧化电位水（有效氯浓度20和40mg/L）流水洗手，每日15 次，每次2min，洗后不进行皮肤保养，连续试验5 日，经皮肤科医师认定，有轻度干燥、红斑和手纹消失等轻度损害，但几乎全部在试验后迅速恢复。

如果有适度的皮肤保养，并且每周有1 ～2 天停止使用酸性氧化电位水，将不会出现上述情况[29]。

刘清等人[30]研究了酸性氧化电位水毒理学安全性结果表明：氧化还原电位1173.8mV，pH 值2.66，有效氯为58.2mg/L 的酸性氧化电位水急性经口毒性试验，对大鼠、小鼠急性经口LD50 均大于10 000mg/kg（体重），属于实际无毒级。

皮肤刺激试验属于无刺激，急性眼刺激试验属于无刺激。

微核试验结果为无致为核作用。

精子畸形试验结果为无致精子畸形作用。

亚急性毒性试验结果表明：未见异常症状和体征；血液常规检测和血液生化指标检测均在正常范围内。

病理组织学检查试验动物肝、肾、肾上腺、脾、胃、肠、睾丸、卵巢、脑、心肺等未发现有明显病理性损害，上述安全性实验可以看出酸性氧化电位水具有较好的安全性。

4酸性氧化电位水对金属的腐蚀性通过酸性氧化电位水对金属的腐蚀性试验，应用酸性氧化电位水对4 种金属连续浸泡72h，每24h 更换1 次酸性氧化电位水，结果表明：酸性氧化电位水有效氯在70mg/L 以下时对不锈钢基本无腐蚀作用，可用于各种医疗器械的清洗消毒，超过70mg/L 以上时，对不锈钢有轻度腐蚀作用，但对铜、铝和碳钢有轻度或中度腐蚀作用，应慎用于此类金属材料物品的消毒。