新冠病毒的存活与传染小结
1.新冠病毒结构及传染原理
如“图1”所示,新冠病毒整体呈球形,由外到内主要由棘突(S蛋白)及包膜(E&M蛋白)和RNA(及N蛋白)组成,新冠病毒直径约为60~220纳米(为方便理解,人的头发丝直径一般约为40,000~50,000纳米)。
图1:新冠病毒结构
新冠病毒本身在不接触人体(生物体)时是处于非激活状态,并不具有传染性。只有在病毒接触到部分人体细胞(直径最小的也要几千纳米)时,由细胞表面的棘突(S蛋白,可以简单理解为钥匙)与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(ACE2酶,可以简单理解为细胞表面的锁)进行结合, 让新冠病毒颗粒融合到细胞内部,进行复制,生产更多的下一代病毒颗粒(可简单理解为打入内部,用细胞的营养和资源复制更多自己),将一个细胞内的资源消耗殆尽后,冲出这个细胞再到其他细胞处重复这个过程,直至出现核酸检测阳性时,意味着体内病毒的自我复制数量已经达到某个很大的临界值。
要说明的是,ACE2酶在人体中肺部、消化系统、心脏、动脉、肾脏等等器官细胞中都普遍存在,而且会随着年龄的增长而增加,在心血管疾病患者中也相对较高,这有可能解释了为什么新冠病毒的病情严重程度在不同人群中有很大差异(年龄越大,更容易感染,更快体内扩散)。 另外,新冠病毒从最初一代,到德尔塔毒株再到奥秘克戎毒株,最大的变化是S蛋白的突变,导致伪装性增加,更难被人体免疫系统识别。
从上面的描述中,我们可以简单提炼,病毒的传播链中的几个关键节点:
1.从物体表面到人体细胞的接触; 2.从人体接触到病毒S蛋白接触到具有ACE2酶表达的细胞; 3.病毒进入细胞内开始自我复制; 4.复制完成后的病毒冲出细胞扩散感染其他具有ACE2酶表达的细胞;
根据以上四个关键节点,我们可将对新冠病毒的防御分成几道防线来进行:
1.物体表面消杀+手套、口罩、面罩、防护服等作为第一道防线; 2.疫苗注射在体内形成对新冠病毒的识别防疫系统作为第二道防线; 3.部分药物进入人体,尽量防止病毒在某个细胞内完成复制后冲出细胞进行扩散作为第三道防线;
2.新冠病毒在物体表面的存活时间
在新冠病毒的防疫中,实施成本最低且效率最高的就是第一道防线,目前根据科学家的研究,新冠病毒在物体表面的存活时间要大大长于普通病毒的存活时间,如图2所示:
图2:现对其他病毒,新冠病毒在物体表面的存活时间明显更长
对18项研究的数据分析标明,新冠病毒在室温下的纸币、玻璃、钢、塑料等物体表面下,最长存活时间为28天。 这就要求我们对有可能具有新冠病毒存在的物体表面进行物表消毒处理,以最大限度的降低病毒突破第一道防线的可能性。
常见物表消毒剂特点及比较
从18世纪初,人类使用化合物来对植物进行防腐消毒处理开始,一代又一代的科学家为找到理想的消毒剂进行了长达200余年的研究, 到了20世纪的三十年代就出现了被誉为第一代消毒剂的甲醛,其后不久就出现了我们目前仍然在使用的酒精消毒剂(乙醇), 到了1949年出现了被誉为第二代化学消毒剂的环氧乙烷,氯已定(目前口腔医院常见)也在其后不久出现, 然后像戊二醛、过氧化氢、季铵盐类、碘化物、含氯消毒剂(84)等等陆续被发明并获得世人的认可。大家对理想型的消毒剂的认定随有些许差异, 但都至少包括在灭杀速度、广谱性、适用范围、可持续性、易获取(成本)、安全性、腐蚀性、刺激性、二次污染等多个维度上均有优异表现才符合预期。
从18世纪初,人类使用化合物来对植物进行防腐消毒处理开始,一代又一代的科学家为找到理想的消毒剂进行了长达200余年的研究,到了20世纪的三十年代就出现了被誉为第一代消毒剂的甲醛,其后不久就出现了我们目前仍然在使用的酒精消毒剂(乙醇),到了1949年出现了被誉为第二代化学消毒剂的环氧乙烷,氯已定(目前口腔医院常见)也在其后不久出现,然后像戊二醛、过氧化氢、季铵盐类、碘化物、含氯消毒剂(84)等等陆续被发明并获得世人的认可。大家对理想型的消毒剂的认定随有些许差异,但都至少包括在灭杀速度、广谱性、适用范围、可持续性、易获取(成本)、安全性、腐蚀性、刺激性、二次污染等多个维度上均有优异表现才符合预期。
再比如更为常见的酒精消毒剂,它的主要作用成分是乙醇,研究表明69%~72%(或75%,更高效果并不好)浓度的乙醇水溶液即可有效灭杀新冠病毒,它的作用原理是通过乙醇本身极强的挥发性,通过包裹病毒表面并挥发后,导致病毒蛋白质中水分被吸收带走,造成病毒的脱水凝结,从而达到灭杀病毒的效果。酒精消毒剂在灭杀速度和广谱性上都有良好表现,但是其本身的易燃易爆特征又在安全性上很难符合理想型消毒剂的定义,使其仅适用于快速且小范围的灭杀需求,尤其在不确定是否存在酒精过敏的人群中使用酒精消毒剂是一种非常危险的策略。
近百年来,消毒领域的西方科学家越来越把季铵盐类消毒剂作为未来理想型消毒剂的种子,投入越来越多的精力进行研究和应用,不断有新的突破。季铵盐类消毒剂是一种阳离子型表面活性剂,它的灭杀病毒的原理是破坏病毒包膜表面,导致病毒RNA泄露而实现对病毒的灭杀。自上个世纪50年代以来,已有数百个品种,按照开发历程历经至少7代突破:
第一代是以烷基二甲基苄铵氯化物(氯化苄烷胺)为代表; 第二代是以烷基二甲基乙基苄铵氯化物为代表; 第三代是第一代和第二代的混合物,具有里程碑意义,不但提高了灭杀效果,且毒性出现明显下降; 第四代以双长链季铵盐为代表,如二甲基苄基氯化铵; 第五代是第四代和第一代的混合物,再一次提高了灭杀效果,降低了毒性,且降低了成本; 第六代以聚合季铵盐为代表,主要特点为毒性更小,但灭杀效果比第五代略有下降; 第七代为第六代和第三代季铵盐的混合物,通过不同的配伍方式实现了高于第五代的灭杀效果和低于第六代的毒性及起效浓度。
而我国消毒领域的科学家及医疗专家更多的从大自然中寻找更好的天然消毒剂,像屠呦呦在青蒿中提取青蒿素一样,前赴后继的我国科学家通过在中草药甚至植物中提取有效杀菌成分研制出了一代又一代具有优秀杀菌效果的植物液杀菌剂。
浙江大学传染病诊治国家重点实验室技术团队与杭州绿健生物科技有限公司在东、西方消毒领域科学家的研究基础上,以天然植物萃取液为基础与极少量的季铵盐配伍,创新性的开发出VE147消毒剂,完美的实现了高效、广谱的灭杀病毒的同时,在安全性、无毒性、无漂白性、无刺激性、无腐蚀性、不可燃、可生物降解、持续作用时间长等维度上均达到近乎满分的成绩,为我国应对新冠病毒在人员活动场所内的物表消杀作业提供了一个完美的武器。
VE147消毒剂的作用机理中,除了季铵盐本身作为阳离子表面活性剂具有的破坏病毒包膜脂质层使其造成RNA泄漏而失活外,所精选的植物萃取液中所含有的有效成分同时可以对病毒表面蛋白质(棘突)形成干扰,使其变性而失去与ACE2酶结合的能力,更全面的保障了对病毒灭杀的有效性。
VE147消毒剂与常见消毒剂的比较如表格1所示:
表格1:VE147消毒剂与常见消毒剂的比较