热点应用丨疫情当前，洗手液真的能杀菌吗？

引  言

洗手液是一种凝胶状液体，用于杀死微生物，在无法用肥皂洗手时提供一种消毒双手的方法。由于 COVID-19 大规模流行，它的需求激增。其活性成分是乙醇或异丙醇，一般来说，乙醇比异丙醇稍微有效些，但这取决于所对应的微生物。疾病控制和预防中心 (CDC) 指出，消毒洗手凝胶的乙醇含量（或异丙醇）应为 60-90% 才能有效。1 低于此值的任何东西都不会成功杀死所有存在的微生物，因此仍然存在感染风险。

在COVID-19Z严重的时期，随着洗手液销量的飙升，一些产品夸大了其酒精含量。例如，一项研究发现某待售产品声称其酒精含量为75%，但在测试时它仅含有10%。2  这使得洗手液无法有效杀死微生物，因此无法提供针对 COVID-19 的保护。乙醇通过被称为变性的过程杀死细胞，乙醇分子分解细胞膜中的蛋白质。更具体地说，导致 COVID-19 (SARS-CoV-2) 的病毒是一种包膜病毒，病毒包膜是病毒的Z外层，它在宿主细胞之间传播时保护遗传物质。没有它们膜的保护，病毒细胞会脱水并迅速死亡。图 1 显示了包膜病毒的一般结构，脂质包膜和刺突蛋白是乙醇相互作用和分解的区域。

图1 包膜病毒

因此，需要一种简单、快速的方法来确认洗手液中的乙醇含量，以确保其功效。在分析化学中，校准（或标准）曲线是一种通过将未知样品与一系列已知标准进行比较来确定未知样品浓度的方法。拉曼光谱可以提供定量分析，使其适用于校准曲线。对于乙醇，一个已知的拉曼峰被选择在大约880 cm-1 （归因于 C-C-O 对称伸缩振动）。峰面积将随着乙醇浓度的增加而增加，使用这些数据点可以创建校准曲线。本应用说明详细介绍了使用乙醇校准曲线通过拉曼光谱检查洗手液中的乙醇浓度。

 材料和方法 

使用配备 785 nm激光器和比色皿支架的 RM5 拉曼光谱仪进行分析。纯乙醇购自 Merck，用做制备校准曲线的标准溶液。洗手液样品是在实验室获得的。为了创建校准曲线，制备了 20%、40%、60%、80% 和 100% 的乙醇溶液。使用相同的测量条件对所有标准溶液和样品进行拉曼光谱测试：100% 激光功率、0.5 s曝光时间、300 gr/mm 光栅、100 µm 狭缝、2 mm 针孔。

图2 比色皿支架（左），RM5拉曼光谱仪（右）

制作标准曲线 

校准曲线是使用标记带在大约880 cm-1的已知乙醇含量的5个标准溶液中创建的，见图3（a）。对于VOL/VOL（％）测量值，发现峰面积随浓度的增加是线性的。从这些值中，绘制了校准曲线，图3（b）。

图3 （a）乙醇的拉曼光谱，（b）乙醇校准曲线

校准曲线提供了线性方程，它可以根据 880 cm-1 处的峰面积确定未知样品的乙醇含量。图 3(b) 中还显示了 R2 值，这是对曲线与生成的数据的匹配程度的度量，代表数据与直线的接近程度。值为 1 是一个完 美的结果，≥0.990 的值被认为是一个好的结果，可以定量使用。

乙醇含量分析 

分析了四个洗手液样品。其中，三个样品是同一品牌的洗手液分装到不同瓶子中，以确定不同瓶子之间的误差（样品 1-3），并分析了被证明乙醇浓度远低于预期的另一个样品。同一品牌的 3 个样品均显示乙醇百分比超过标签上标明的 68%，它们之间的差异为 3.4%。被分析的第二个品牌经测定其乙醇含量较低，为 57.1%，见表 1，这将使其无法有效杀死微生物。洗手液样品的乙醇浓度如图 4 中的橙色方块所示。

图4 标记有洗手液样品的校准曲线（橙色方块）

表 1：洗手液样品的乙醇含量

结论 

本应用说明展示了使用拉曼光谱进行定量分析的简便性。RM5 配备比色皿支架，用于快速测量标准乙醇样品和乙醇含量未知的洗手液样品。乙醇含量的测定对于了解待售产品的合法性、安全性和有效性至关重要。拉曼光谱为此类分析提供了一种简单、无损的方法，结果显示，在测试的 4 种洗手液中，有 3 种乙醇含量>60%。

参考文献

1.       Chemical Disinfectants, Guidelines Library, CDC, https://www.cdc.gov/infectioncontrol/guidelines/disinfection/disinfection-methods/chemical.html, (accessed 20 April 2022)

2.       Hand sanitiser gels sold online fail Which? tests – Which? News, https://www.which.co.uk/news/2020/12/hand-sanitisers-sold-online-fail-which-tests/, (accessed 19 April 2022).