辐射和放射性经常与广岛长崎的核灾难联系在一起，深陷负面漩涡。然而，虽然辐射确实对人体有危害，但辐射的危害性只是其中一方面。实际上，在当代辐射的优点和应用广泛，例如在医学、通信和科学方面。
在这篇文章中，我们将专注于灭菌和感染控制领域的一个特定应用：辐射杀死有害微生物的能力。换句话说，辐射可用于对医疗和科学设备进行消毒。但在我们了解这个应用之前，让我们回顾一下辐射的简短历史。
历史
辐射灭菌的历史可以追溯到 1895 年，当时 WC Roentgen 首次发现了 X 射线。1896 年，Henri Becquerel 观察到铀发出的辐射。 1898 年，玛丽和皮埃尔·居里发现了几种放射性元素，并首次使用了“放射性”一词。玛丽在两个不同的科学学科中两次获得诺贝尔奖，尽管她因长期暴露于辐射而患有血液疾病。她后来死于这种称为再生障碍性贫血的疾病，享年 66 岁。当时不知道辐射的破坏性影响，因此没有采取安全措施。居里在她的口袋里放着含有放射性同位素的试管，并将它们存放在她的办公桌抽屉里，在微弱的灯光上说物质在黑暗的房间里散发出来。
1958 年，在德国斯图加特安装了第一家商业食品辐照设备，用于加工香料。 1963 年，美国安装了第一台伽马辐照器，用于医疗器械的加工和灭菌。 1964 年，加拿大原子能公司委托第一个工业钴 60 消毒设施对手术缝合线进行消毒。今天，发达国家制造的 40-50% 的一次性医疗产品都经过辐射消毒，全球有 200 多台伽马辐照器用于各种用途。
电离辐射
电离辐射是一种短波辐射，它携带足够的能量从原子或分子中释放电子，从而将它们电离。本文重点介绍伽马辐射，它最常用于灭菌目的。
其工作原理的底线是电离辐射会破坏参与微生物形成的亚原子粒子。简而言之，这种辐射会对生物体细胞的遗传物质——DNA 或 RNA——造成损害。如果微生物的 DNA 或 RNA 受损，细胞就会死亡。换句话说，辐射会损坏细菌的硬盘驱动器，使其永久关闭。
分解和伽马射线
让我们更深入地尝试解释伽马射线辐射是如何产生的。每一种物理物质都有天然的能量水平，可以在实验室中人为地增加或减少。伽马辐射是由原子分解产生的。伽马辐射是一种自然辐射，当原子或分子的能级下降时会发出这种辐射。举一个极端的例子，当放射性铀分解时，它会释放出一定程度的能量，以至于被称为原子弹爆炸（裂变）。
所以现在我们明白了，其实每一种分解的物质都会放出一些电磁辐射，但并不是所有的电磁辐射都适合杀菌。有些物质太强大了，例如铀和钚。它们可能会消毒，但也会杀死环境中的其他一切。不完全是想要的结果。那么，如果铀和钚不适合灭菌，什么是？
钴：不太强，不太弱
用于无菌处理的伽马射线是由 Cobalt-60 (60Co) 的自分解形成的。在数以千计的伽马发射器中，只有 Cobalt-60 用于灭菌处理。 Cobalt-60 可以在核动力反应堆中通过 59Co（金属）和快中子辐照产生。
放射性同位素由中子俘获形成，如下式所示：
27Co59+ n→ 27Co60
Cobalt-60 是专门为辐照过程制造的，并放置在按照严格标准和法规运行的专门设计的腔室中。伽马辐照灭菌过程不涉及足够的能量使处理过的产品具有放射性；它只会伤害产品上的微生物。
Cobalt-60 能否充分发挥生命力？
我们都想把我们的生活过得充实，但说到 Cobalt-60，我们对半衰期很满意。为了理解伽马射线辐射，我们需要解释放射性物质的半衰期是多少。它是放射性物质一半原子衰变所需的时间。例如，如果我们以 800,000 居里的 Cobalt-60 开始，5.27 年后将剩下 400,000。这段时间后剩余的能量不足以进行灭菌；这是当剂量返回给生产公司时，他们将用一个新的 800,000 居里包装替换它。当然，这有一个价格标签，非常高，远远超过 100 万美元！
冷加工灭菌
目前，所有工业辐射处理设施都使用 Cobalt-60 作为伽马辐射源。 Cobalt-60 之所以最适合辐射处理，是因为它们的伽马射线能量相对较高，而且半衰期相当长，为 5.27 年。
不久前，我们开始了绝育方法系列，讨论了使用加热 并专注于高压灭菌。然后我们继续讨论非加热方法：环氧乙烷 (EtO) 和甲醛用于对热敏感物品进行消毒。这两种方法都使用化学药剂进行消毒。
就像 EtO 和甲醛一样，伽马辐射被称为“冷工艺”，因为加工产品的温度不会显着升高。因此，它是一种适用于热敏感物品的灭菌方法。伽马辐照不依赖于湿度、温度或压力，可应用于包装商品。
伽马辐射是一种物理/化学杀菌手段，因为它通过分解细菌 DNA 来杀死细菌，抑制细菌分裂。伽马射线能量穿过设备，破坏导致污染的病原体。这些分子水平的变化导致污染生物死亡或使这些生物无法繁殖。伽马辐照过程不会在加工物品中产生残留物或赋予放射性。根据材料的厚度可以实现完全渗透。
应用
伽马灭菌用于对人体组织移植物进行灭菌：同种异体结缔组织移植物，如骨、软骨、肌腱、韧带、硬脑膜、皮肤、心脏瓣膜和角膜，广泛用于许多临床学科的重建手术，包括骨科、创伤学、神经外科、心脏外科、整形外科、喉科和眼科。
辐射灭菌还用于塑料注射器、皮下注射针头、解剖刀、手术刀片、粘性敷料和不耐热药物的灭菌。
其他应用包括：注射器、手术手套、防护服、面罩、膏药、敷料、“四包”、早产儿奶嘴、食品包装、药品和化妆品的原材料，甚至酒瓶塞。
伽马辐射灭菌的另一个常见应用是食品。伽马射线辐照食品灭菌是将食品暴露于电离辐射以破坏微生物，即食品中可能存在的细菌或昆虫的过程。
好处
- 伽马射线具有很高的穿透力，因此材料可以在装入最终容器后进行消毒
- 该方法适用于所有类型的材料，如干燥、潮湿甚至冷冻物品
- 该方法被认为是可靠的，可以准确控制
缺点
- 由于暴露于辐射可能对工人有害，因此存在一些风险
- 它会使药物产生不良变化，例如产品的颜色、溶解性和质地
- 它实际上会损坏要消毒的材料
- 它的价格昂贵
信息来源：https://tuttnauer.com/blog/sterilization-by-gamma-irradiation
