醫學微生物學/物理因素對細菌的影響
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（一）熱力滅菌
高溫對細菌有明顯的致死作用。熱力滅菌主要是利用高溫使菌體變性或凝固，酶失去活性，而使細菌死亡。但是，更細微的變化已發生于細菌凝固之前。有人認為DNA單螺旋的斷裂可能是主要的致死因素。細菌蛋白質、核酸等化學結構是由氫鍵連接的，而氫鍵是較弱的化學鍵，當菌體受熱時，氫鍵遭到破壞，蛋白質、核酸、酶等結構也隨之被破壞，失去其生物學活性，與細菌致死有關。此外，高溫亦可導致胞膜功能損傷而使小分子物質以及降解的核糖體漏出。干熱的致死作用與濕熱不盡相同，一般屬于蛋白變性、氧化作用受損和電解質水平增高的毒力效應。
熱力滅菌時最可靠而普遍應用的滅菌法，包括濕熱滅菌和干熱滅菌法。
1．濕熱滅菌法
在同樣的溫度下，溫熱的殺菌效果比干熱好，其原因有：①蛋白質凝固所需的溫度與其含水量有關，含水量愈大，發生凝固所需的溫度愈低。濕熱滅菌的菌體蛋白質吸收水分，因較大同一溫度的干熱空氣中易于凝固。②溫熱滅菌過程中蒸氣放出大量潛熱，加速提高濕度。因而濕熱滅菌比干熱所要溫度低，如在同一溫度下，則濕熱滅菌所需時間比干熱短。③濕熱的穿透力比干熱大，使深部也能達到滅菌溫度，故濕熱比干熱收效好。
濕熱滅菌法包括有：
（1）煮沸法：煮沸100℃，5分鐘，能殺死一般細菌的繁殖體。許多芽胞需經煮潮5～6小時才死亡。水中加入2%碳酸鈉，可提高其沸點達105℃。既可促進芽胞的殺滅，又能防止金屬器皿生銹。煮沸法可用于飲水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。
（2）流通蒸汽滅菌法：利用100℃左右的水蒸汽進行消毒，一般采用流通蒸汽滅菌器（其原理相當于我國的蒸籠），加熱15到39分鐘，可殺死細菌繁殖體。消毒物品的包裝不宜過大、過緊以利于蒸汽穿透。
（3）間歇滅菌法：利用反復多次的流通蒸汽，以達到滅菌的目的。一般用流通蒸汽滅菌器，100℃加熱15～30分鐘，可殺死其中的繁殖體；但芽胞尚有殘存。取出后放37℃孵箱過夜，使芽胞發育成繁殖體，次日再蒸一次，如此連續三次以上。本法適用于不耐高溫的營養物（如血清培養基）的滅菌。
（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用熱力殺死液體中的病原菌或一般的雜菌，同時不致嚴重損害其質量的消耗方法。由巴斯德創用以消毒酒精類，故名。加溫61.1～62.8℃半小時，或71.7℃15～30秒鐘。常用于消毒牛奶和酒類等。
（5）高壓蒸汽滅菌法：壓力蒸汽滅菌是在專門的壓力蒸汽滅菌器中進行的，是熱力滅菌中使用最普遍、效果最可靠的一種方法。其優點是穿透力強，滅菌效果可靠，能殺滅所有微生物。
目前使用的壓力滅菌器可分為兩類：下排氣式壓力滅菌器和預真空壓力滅菌器。適用于耐高溫、耐水物品的滅菌。
2．干熱滅菌法
干熱滅菌比濕熱滅菌需要更高的溫度與較長的時間。
（1）干烤：利用干烤箱，加熱160～180℃2小時，可殺死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的滅菌。
（2）燒灼和焚燒：燒灼是直接用火焰殺死微生物，適用于微生物實驗室的接種針等不怕熱的金屬器材的滅菌。焚燒是徹底的消毒方法，但只限于處理廢棄的污染物品，如無用的衣物、紙張、垃圾等。焚燒應在專用的焚燒爐內進行。
(3) 紅外線：紅外線輻射是一種0.77～1000微米波長的電磁波,有較好的熱效應,尤以1～10微米波長的熱效應最強。亦被認為一種干熱滅菌。紅外線由紅外線燈泡產生,不需要經空氣傳導，所以加熱速度快，但熱效應只能在照射到的表面產生，因此不能使一個物體的前后左右均勻加熱。紅外線的殺菌作用與干熱相似，利用紅外線烤箱滅菌的所需溫度和時間亦同于干烤。多用于醫療器械的滅菌。
人受紅外線照射較長會感覺眼睛疲勞及頭疼；長期照射會造成眼內損傷。因此，工作人至少應戴能防紅外線傷害的防護鏡。
（4）微波：微波是一種波長為1毫米到1米左右的電磁波，頻率較高，可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質，但不能穿透金屬表面。微波能使介質內雜亂無章的極性分子在微波場的作用下，按波的頻率往返運動，互相沖撞和磨擦而產生熱，介質的溫度可隨之升高，因而在較低的溫度下能起到消毒作用。一般認為其殺菌機理除熱效應以外，還有電磁共振效應，場致力效應等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ與915MHZ兩種。微波照射多用于食品加工。在醫院中可用于檢驗室用品、非金屬器械、無菌病室的食品食具、藥杯及其它用品的消毒。
微波長期照射可引起眼睛的晶狀混濁、睪丸損傷和神經功能紊亂等全身性反應，因此必須關好門后才開始操作。
（二）電磁波與射線
1．日光與紫與外
日光是有效的天然殺菌法，對大多數微生物均有損害作用，直射殺菌效果尤佳，其主要的作用因素為紫外線，此外，熱與氧氣起輔助作用。但光線效應受很多因素的影響，如煙塵籠罩的空氣、玻璃及有機物等都能減弱日光的殺菌力。
紫外線是一種低能量的電磁輻射，波長范圍為240～280nm,最適的波長為260nm，這與DNA吸收光譜范圍相一致。其殺菌原理是紫外線易被核蛋白吸收，使DNA的同一條螺旋體上相鄰的堿基形成胸腺嘧啶二聚體，從而干攏DNA的復制，導致細菌死亡或變異。紫外線的穿透能力弱，不能通過普通玻璃、塵埃，只能用于消毒物體表面及空氣、手術室、無菌操作實驗室及燒傷病房，亦可用于不耐熱物品表面消毒。殺菌波長的紫外線對人體皮膚、眼睛均有損傷作用，使用時應注意防護。
2．電離輻射
包括高速電子、X線和r線等。具有較高的能量與穿透力，可在常溫下對不耐熱的物品滅菌，故又稱“冷滅菌”。其機理在于產生游離基，破壞DNA。可用于消毒不耐熱的塑料注射器和導管等；亦能用于食品消毒而不破壞其營養成份。
（三）濾過除菌法
將液體或空氣通過含有微細小孔的濾器，只允許小于孔徑的物體如液體和空氣通過，大于孔徑的的物體不能通過。主要用于一些不耐熱的血清、毒素、抗生素、藥液、空氣等除菌。一般不能除去病毒、支原體和細菌的L型。濾器的種類很多常用的有：
濾膜濾器（Membrane filter）由硝基纖維素制成薄膜，裝于濾器上，其孔徑大小不一，常用于除菌的為0.22um。硝基纖維素的優點是本身不帶電荷，故當液體濾過后，其中有效成分喪失較少。
蔡氏濾器（Seitz）是用金屬制成，中間夾石棉濾板，按石棉K、EK、EK-S三種，常用EK號除菌。
玻璃濾器是用玻璃細砂加熱壓成小碟，嵌于玻璃漏斗中一般為G1、G2、G3、G4、G5、G6六種，G5、G6可阻止細菌通過。
實驗室等處應用的超凈工作臺，就是利用過濾除菌的原理去除進入工作臺空氣中的細菌。
（四）超聲與超聲波（Ultrasonic and sonic waves）
每秒鐘超過200，000次振動的聲波不被人耳感受，稱為超聲波。微生物對強度高的超聲波很敏感。其中以革蘭氏陰性菌最敏感，而葡萄球抵抗最強。雖然聲波強烈地振動可使菌群死亡，但往往有殘存者。因此，這種方法在消毒滅菌方面無實用價值。主要用以裂解細胞分離提取細胞組分或制備抗原。超聲波滅菌的機理尚不清楚，可能是細菌外表受細微氣泡的作用，擾亂細胞內容物及破壞細胞壁致細菌崩解而死亡。
（五）干燥
多數細菌的繁殖體在空氣中干燥時很快死亡，例如腦膜炎雙球菌、淋球菌、霍亂弧菌、梅毒螺旋體等。有些細菌抗干燥力較強，尤其有蛋白質等物質保護時。例如溶血性鏈球菌在塵埃中存活25日，結核桿菌在干痰中數月不死。芽胞抵抗力更強，例如炭疽桿菌耐干燥20余年。干燥法常用于保存食物。濃鹽或糖漬食品，可使細菌體內水分逸出，造成生理性干燥，使細菌的生命活動停止。
（六）低溫
多數細菌耐低溫。在低溫狀態下，這些細菌的代謝減慢，當溫度如回升到適宜范圍又能恢復生長繁殖，故低溫常用作保存菌種。
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