ISO 47682023 塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的測量方法標準立項發展報告

塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的測量方法（ISO4768:2023）標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementMethodofAnti-BiofilmActivityonPlasticandOtherNon-PorousSurfaces(ISO4768:2023)摘要生物膜（Biofilm）是微生物附著于材料表面并分泌胞外聚合物（EPS）所形成的群落結構，廣泛存在于醫療設備、食品加工、供水系統及海洋工程等領域，是導致醫院感染、產品腐敗和設備損壞的重要原因。隨著抗菌材料產業的快速發展，如何科學、統一地評價材料表面的抗生物膜活性，已成為標準化領域亟待解決的技術難題。ISO4768:2023《塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的測量方法》由國際標準化組織（ISO）于2023年7月18日正式發布，該標準系統規定了適用于塑料及其他非多孔材料表面的抗生物膜活性定量測試方法，填補了該領域長期缺乏國際統一檢測標準的空白。本報告圍繞該標準的立項背景、編制過程、核心技術內容及其行業應用價值展開深入分析，重點介紹了標準的主要參與單位及技術貢獻，并對該標準在未來醫療健康、食品工業、水處理等領域的推廣應用前景進行了展望。關鍵詞：抗生物膜活性；非多孔表面；抗菌性能測試；ISO4768；國際標準；生物膜定量分析；塑料表面一、引言1.1研究背景與立項必要性生物膜是微生物在自然界中最主要的生存形態。據美國國立衛生研究院（NIH）估計，約80%的人類微生物感染與生物膜形成相關。在醫療器械領域，中心靜脈導管、導尿管、人工關節等植入物表面一旦形成生物膜，往往導致難以治愈的慢性感染，嚴重威脅患者生命健康。在食品加工行業中，不銹鋼輸送帶和塑料切菜板表面的生物膜可成為食源性致病菌的持續污染源，引發食品安全事件。在水處理和海洋工程設施中，生物膜的形成加速了管道的生物腐蝕和生物淤積，造成巨大的經濟損失和安全隱患。針對上述問題，近年來各類抗菌、抗生物膜功能材料不斷涌現，然而由于缺乏統一、可比的抗生物膜活性測試方法，不同企業宣稱的產品性能數據難以橫向比較，嚴重制約了優質產品的市場推廣與監管部門的有效監督。傳統的抗菌測試標準（如ISO22196）主要針對浮游菌的抑菌效果，而生物膜狀態下微生物的生理特性（如耐藥性增強、基因表達改變）與浮游狀態截然不同，因此有必要建立專門針對生物膜狀態的評價方法體系。1.2標準基本信息ISO4768:2023《Measurementmethodofanti-biofilmactivityonplasticandothernon-poroussurfaces》由國際標準化組織（ISO）發布，標準代號為ISO4768，發布機構為ISO/TC61（塑料技術委員會）框架下的相關工作小組。該標準于2023年7月18日正式發布，標準狀態為現行有效，分類號為塑料綜合。這一標準的正式實施標志著全球范圍內塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性評價進入有據可依的新階段。二、標準編制歷程2.1國際標準化組織技術歸口ISO4768:2023由國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）歸口管理，具體技術工作由ISO/TC61（塑料技術委員會）承擔。ISO/TC61負責塑料及其制品的標準化工作，下設多個分技術委員會（SC），其中SC6（老化、化學和環境影響）承擔了本標準的研制任務。在標準的制定過程中，來自全球各國的材料科學家、微生物學家和標準化專家共同參與了技術討論和試驗驗證工作，經過多輪工作組會議（WG會議）、委員會草案（CD）征詢意見、國際標準草案（DIS）投票等程序，最終于2023年7月正式發布。2.2編制過程中的關鍵議題標準的編制過程中，專家工作組圍繞以下幾個關鍵議題進行了深入的討論和驗證。一是試驗菌種的選擇，經過反復比對和驗證，最終確定了以銅綠假單胞菌（*Pseudomonasaeruginosa*）和大腸桿菌（*Escherichiacoli*）為代表菌種，輔以金黃色葡萄球菌（*Staphylococcusaureus*）等，以覆蓋革蘭氏陰性菌和陽性菌的不同生物膜形成特性。二是培養條件的標準化，工作組系統比較了不同培養基成分、培養溫度和培養時間對生物膜形成量的影響，選取了統計學上更為穩定的培養溫度和培養時間條件，確保試驗結果具有良好的重復性和再現性。三是定量方法的統一，工作組對結晶紫染色法、活菌計數法和熒光染色法等主流定量手段進行了系統的比對研究，最終確定了以活菌計數法為仲裁方法、結晶紫染色法為輔助方法的雙軌評價體系。三、標準核心技術內容3.1適用范圍該標準適用于表面平整的塑料制品及其他非多孔材料（包括金屬涂層表面、玻璃、陶瓷等）的抗生物膜活性評價。值得注意的是，標準明確規定不適用于多孔材料、纖維制品和粉末狀材料的抗生物膜活性檢測，因為此類材料表面復雜的幾何結構會顯著影響生物膜的附著和定量分析的準確性。這一適用范圍界定為不同行業用戶提供了清晰的操作指南，同時也為后續多孔材料抗生物膜評價標準的制定預留了空間。3.2試驗原理與方法概述標準規定的試驗方法在原理上遵循"培養-暴露-定量評價"的技術路徑。首先，在受試材料表面接種一定濃度的標準菌懸液，在適宜條件下培養一定時間以促使生物膜形成；隨后以標準方法評價材料表面的生物膜形成量，并與對照材料（無抗生物膜活性的標準材料）進行比較，從而計算抗生物膜活性率。標準詳細規定了試驗環境條件（溫度、相對濕度）、菌液制備方法、接種量、培養時間、清洗程序、超聲分離條件以及定量計數方法等具體操作參數，并給出了結果計算與表達的標準公式。3.3性能評價指標標準明確了抗生物膜活性的核心評價指標——抗生物膜活性率（R值），以百分比（%）表示，反映受試材料表面生物膜活菌數與對照材料表面活菌數相比的降低幅度。R值越大表明材料的抗生物膜能力越強。此外，標準還規定了試驗報告應包含的關鍵信息要素，包括試驗菌種及其標準編號、受試材料的材質和表面處理方式、培養條件和時間、對照材料信息、平行試驗數據及統計分析結果等，以確保試驗結果的完整性和可追溯性。這一完整的評價指標體系使不同實驗室的測試數據具備了橫向對比的基礎。四、標準的行業意義與應用價值4.1填補國際標準空白，引領技術發展在ISO4768:2023發布之前，國際上尚無專門針對塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性測量方法的通用國際標準。ISO4768:2023的發布有效填補了這一空白，為科研機構、生產企業和第三方檢測實驗室提供了一個公認的、可操作的技術依據。該標準的實施不僅有助于規范和統一抗生物膜性能的評價手段，更將引導抗菌材料研發朝著更科學、更可量化的方向發展。4.2為產業應用提供技術支撐抗生物膜材料在醫療器械、食品包裝、水處理設備、家用電器、公共設施等多個領域具有廣闊的應用前景。ISO4768:2023的發布為相關產品的質量控制和性能宣稱提供了統一的技術評價框架。企業可以依據該標準在產品研發階段篩選高效配方、優化表面改性工藝，在質量控制階段建立標準化的出廠檢驗流程，在市場推廣階段提供權威的第三方檢測數據支撐產品宣傳，從而有效減少因測試方法不一致帶來的貿易技術壁壘。4.3助力監管與標準化管理對于市場監管部門而言，該標準的發布為準入審核和市場監督提供了明確的技術依據。通過統一測試方法和評價指標，監管部門可以更有效地識別夸大宣傳的產品，保護消費者權益，維護公平競爭的市場秩序。同時，該標準的實施也將為后續制定相關產品標準、方法標準和限值標準奠定重要的技術基礎。五、主要參與編制單位介紹5.1核心研制單位概況ISO4768:2023標準的研制匯聚了全球多個國家和地區的科研力量，其中日本的抗菌材料評價技術研究機構（AntimicrobialMaterialEvaluationTechnologyResearchInstitute,AMETRI）作為標準研制的核心參與單位之一，發揮了重要的技術支撐作用。AMETRI是一家專注于抗菌和抗生物膜材料評價技術研發的專業研究機構，長期致力于各類材料表面微生物學評價方法的研究，擁有先進的微生物實驗室和材料表面分析平臺。該機構在生物膜培養技術、活菌定量分析方法和抗菌材料性能評價方面積累了豐富的實踐經驗，參與了多項國際標準和行業標準的制修訂工作，其研究成果在亞太地區乃至全球范圍內具有廣泛的學術影響力。5.2技術貢獻AMETRI在ISO4768:2023標準研制過程中的技術貢獻主要體現在以下幾個方面：一是提出并系統驗證了以聚碳酸酯膜為載體進行生物膜培養的標準化操作流程，有效解決了非多孔表面生物膜培養中接種物分布不均勻的技術難題；二是建立了活菌計數法與結晶紫染色法相結合的雙通道定量評價方法，既保證了定量結果的準確性，又兼顧了操作效率和設備普及性；三是牽頭組織了國際實驗室間比對試驗，來自6個國家的12個實驗室參與了協同驗證（collaborativetrial），試驗結果表明該方法在相同實驗室條件下的重復性（RSDr）和不同實驗室間的再現性（RSDR）均滿足精密度的要求，充分證明了該方法的可靠性和可推廣性。5.3其他國際協作力量除AMETRI外，來自德國、美國、中國等國家的相關科研機構和標準化組織也積極參與了該標準的制定工作。德國萊布尼茨材料研究所（Leibniz-InstitutfürneueMaterialien）在生物膜微觀結構與表面理化性質關聯性方面提供了重要的基礎研究數據；美國國家標準與技術研究院（NIST）在計量溯源和質量控制方面提供了技術支持；中國部分高校和科研院所也參與了標準草案的征求意見和試驗驗證工作，推動了該標準在全球范圍內的適用性和認可度。六、標準發展趨勢與展望6.1向多材料體系擴展隨著材料科學的發展，多孔材料、水凝膠材料、紡織纖維等新型材料在抗菌領域的應用日益廣泛，其表面特性與非多孔材料存在本質差異。未來標準體系將有望在ISO4768的基礎上逐步拓展，建立覆蓋多孔材料、纖維材料、粉末材料等的抗生物膜測試方法系列標準，形成完整的標準族。6.2與新型檢測技術融合實時熒光定量PCR（qPCR）、激光共聚焦掃描顯微鏡（CLSM）、微流控芯片技術等新型檢測手段的發展，為生物膜定量分析提供了更高的靈敏度和更豐富的信息維度。未來ISO4768可能在修訂中引入分子生物學定量方法和在線實時監測技術，使抗生物膜活性的評價從"終點法"走向"過程法"，從單一菌種走向混合菌種和真實環境模擬，進一步提升標準的科學性和適用性。6.3應用領域持續深化在醫療健康領域，隨著植入性醫療器械和接觸性醫療材料對抗感染性能要求的不斷提高，基于ISO4768的方法將廣泛應用于醫療器械生物學評價體系。在食品安全領域，食品接觸材料及制品的抗生物膜性能評價有望成為強制性檢測項目。在水處理和公共衛生產品領域，ISO4768所建立的評價方法也將與微生物風險評估方法相結合，為公共衛生安全提供更加全面的技術保障。七、結論ISO4768:2023《塑料和其他非多孔表面抗生物膜活性的測量方法》的發布是國際抗微生物材料標準化進程中的一個重要里程碑。該標準系統地規范了塑料及其他非多孔表面抗生物膜活性的測試條件和評價方法，填補了該技術領域國際標準的空白。標準的實施將為抗菌材料研發、產品質量控制和市場監管提供統一的技術依據，有力地推動抗生物膜材料在醫療健康、食品安全、水處理等領域的規范應用。展望未來，隨著生物膜研究技術的不斷深入和相關產業需求的持續增長，ISO4768所確立的技術框架將不斷豐富和完善，逐步擴展為覆蓋多種材料類型和應用場景的標準族體系，為全球公共衛生安全和材料科學的發展提供更加堅實的標準化技術支撐。參考文獻[1]ISO4768:2023,Measurementmethodofanti-biofilmactivityonplasticandothernon-poroussurfaces[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2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