基于气溶胶的飞机消毒方案：解决材料相容性与抗菌功效冲突的一种策略

《mSphere》：Aerosol-based disinfection protocol for aircraft: a solution for the conflict between material compatibility and antimicrobial efficacy

　　

每年有数十亿乘客、宠物与畜禽经航空运输，这增加了严重急性呼吸综合征冠状病毒1型和2型、H1N1流感、埃博拉病毒及口蹄疫病毒等病原体全球传播的风险。然而，受飞机复杂性与高安全标准限制，飞机去污目前仅限于人工表面消毒，针对难以触及区域的获批消毒方法仍属空白。为解决该问题，研究人员开发并验证了一种利用低浓度气溶胶化过氧乙酸（aPAA，由过氧化氢稳定）即“干雾”的房间消毒方法。研究人员首先确定了aPAA对细菌、病毒及细菌内孢子等广泛微生物的最低有效抗菌浓度，随后在欧盟航空安全局（EASA）要求的官方材料相容性测试（MCT）框架下，将所开发消毒方案对大批量相关材料进行多次应用，证明其对飞机适航性无负面影响。成功通过复杂MCT后，研究人员最终在窄体飞机A320内以对aPAA抗性最强的微生物——大肠杆菌噬菌体MS2和嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）孢子为指示物，验证了该消毒方案的抗微生物功效。由此，研究人员提出了首个适用于飞机的基于气溶胶的房间消毒方法，该方法可轻易推广至其他机型及其他大众运输工具。

研究背景方面，全球化背景下航空客运与动物货运量持续增长，SARS-CoV-1/2、MERS-CoV、流感、埃博拉、非洲猪瘟病毒（ASFV）、口蹄疫病毒（FMDV）及多耐药结核分枝杆菌等可在短时间内跨境传播；飞机客舱高密度、受限空间及气流动力学使空气传播与飞沫传播风险升高。现行WHO与WOAH指南仅推荐“两排区”湿化学表面消毒，但流行病学显示40%传播发生在两排之外，且人工擦拭依赖操作者、难覆盖隐蔽面，德美相关机构名录均无飞机用熏蒸或气溶胶方案。EASA规定新材料/工艺须按Part 21/J经材料相容性测试（MCT）颁发Change/Repair Approval Sheet（CRAS）方可由Part 145人员实施，相容性须评估腐蚀、力学退化、阻燃性、光学外观等。该研究即在此监管框架内，平衡抗菌效力与材料安全，开发半自动气溶胶消毒法。

主要关键技术方法方面，研究人员采用Mini Dry Fog装置在1 m3生物安全柜（BSC）及Dry Fog 2-S系统在21 m3与164 m3动物房进行干雾验证；以不锈钢载片为主，辅以飞机内饰PVC与K?madur ES参考PVC，干燥涂布营养细菌（鲍曼不动杆菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌）、包膜病毒（猫冠状病毒FCoV、改良安卡拉痘苗病毒MVA、SARS-CoV-2）、非包膜病毒（鼠诺如病毒MNV、哺乳动物正呼肠孤病毒1型ORV-1、人腺病毒5型HAdV-5、噬菌体MS2）、细菌孢子（艰难梭菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌GS及商品化孢子载片CSC）；干雾分调节相（CP，相对湿度RH 85%–90%）、孵化相（IP，RH 85%–95%）与曝气相（AP），后期优化为2×90 min IP夹曝气；MCT样本取自Lufthansa Technik AG（LHT）飞机内饰真实材料集群（金属、密封胶、织物、皮革、漆面、IT硬件等），按EASA CS25附录F、Boeing D6-7127、ASTM-F系列等做腐蚀/阻燃/拉伸/漆软测试；现场验证在汉莎提供A320-200（165 m3）机库内进行，20个微生物载点（14客舱+6前/后厨房）布放MS2与CSC载片，双Dry Fog 2-S纵向喷嘴布局，温湿度与过氧化氢传感器全程记录。

研究结果部分，小标题“生物安全柜”下，研究人员通过梯度0.0078%–0.125% aPAA暴露确定最低有效浓度：营养细菌0.0078%即>5 log₁₀减少，FCoV同浓度>4 log₁₀，MVA 0.0156%、SARS-CoV-2与所有非包膜病毒及MS2为0.0313%，艰难梭菌孢子0.0625%，GS孢子0.0625%而CSC需0.125%；PVC载体使MS2需求升至0.125%。小标题“较大房间方案优化与现场替代指示菌选定”下，21 m3与164 m3动物房中0.0625% aPAA可灭活非包膜病毒与艰难梭菌，但MS2在164 m3仅>2 log₁₀减少、GS同BSC趋势；改为IP 2×90 min夹CP/AP后PAA耗量翻倍，MS2在0.0313%达>4 log₁₀，GS仍须0.125%，选定MS2与GS/CSC为非致病高抗替代指示物。小标题“材料相容性测试”下，0.0313%、0.0625%、0.125%及1.3% aPAA各10周期干雾处理164 m3房内材料集群，除1.3%使聚硫密封胶（PR1776/PR1772）表浅发黏（不允准）外，金属无Sandwich/Mg腐蚀，漆面/织物/IT硬件（含SDI Ethernet Encoder Unit）功能无损；0.0313%使某座椅布焰熄时间由4 s增至26 s（超EASA 15 s限），0.0625%使窗帘布增至18 s，但更高浓度或浸湿模拟反未重现，判定为织物批次波动，最终MCT通过浓度锁为0.125%。小标题“飞机内aPAA消毒”下，A320先水雾探分布，继以0.125% aPAA行IP 180 min两跑：MS2在17/20点>4 log₁₀、余>3 log₁₀，CSC 15/20点>4 log₁₀；第二时段优化IP 2×90 min两有效跑（第三跑PAA耗量73.6 mL/m3偏低剔除），MS2 14/20点>4 log₁₀、CSC 13/20点>4 log₁₀，两方案客舱内无统计学差异；前后厨房因隔断RH偏低，靠湿化学补消；机务复检无适航偏差，地毯/皮革增重5%–10%。

讨论部分总结：研究人员指出干雾PAA以低浓度（0.125%）兼顾>4 log₁₀对MS2/GS与EASA材料相容，突破VHP（汽化过氧化氢）致密封胶深蚀（>0.5 mm）的瓶颈；载体效应上PVC疏水使MS2液滴增厚降低暴露，故现场以不锈钢+CSC为准；房间缩放时BSC→动物房→A320的RH稳定度与HEPA回吸改变PAA比耗，故飞机端选单次高浓度而非拆分IP增效；初始RH>60%受限，机库停放必要；该方案定位为“终极手段”仅用于高后果传染病 onboard，叠加常规湿消，不替代HEPA运行期过滤；CRAS级EB-SC（Engineering Bulletin Simplified Aircraft/Engine Change）已签发0.125% aPAA、IP 2×90 min用于窄体机。结论译文：研究人员证实PAA干雾是一种有效、可标准化、半自动且材料友好的飞机房间消毒方法，可应对高致病细菌/病毒污染；所建气溶胶方案触及隐蔽区，结合表面湿消实现人机畜病原安全去污。最低有效浓度由宽谱替代指示物标定（营养菌0.0078%、包膜病毒0.0078%–0.0313%、非包膜与MS2 0.0313%、GS/CSC 0.125%），A320现场以0.125% aPAA、IP 2×90 min达成MS2与CSC近全点>4 log₁₀减少，MCT经EASA Part 21/J批准0.125%上限，首发适配窄体机并可迁移至他型与其他大众运输载体。