基于机器学习评价乙醇类消毒剂对不同病毒的有效性

病毒因其高发病率和死亡率对全球人类健康构成严重威胁。根据世界卫生组织（WHO）公布的数据，2019年，下呼吸道感染和胃肠炎感染是最常见的病毒传染病。由SARS-CoV-2感染引起的全球性新冠病毒大流行已导致全球超过500万人死亡。严重胃肠炎感染也成为5岁以下儿童全球死亡的主要原因，每年导致超过40万名儿童死亡。

病毒可以通过人与人接触传播、空气传播或接触被污染的物体和表面传播，这些被污染的物体或表面被称为污染物。对于污染物传播，使用消毒剂是有效的干预措施。在COVID-19大流行期间，WHO建议改善日常卫生习惯，如定期洗手和使用乙醇基消毒剂。乙醇通常用作消毒剂来以灭活细菌和包膜病毒，因为它能有效溶解脂质膜，导致病毒颗粒结构的解体，刺突蛋白从脂质双层上脱落。

一些研究表明，乙醇能有效灭活包膜病毒，如流感病毒、冠状病毒、疱疹病毒和乙型肝炎病毒。但乙醇对于非包膜病毒的消毒效果有限，研究人员通过机器学习的方式对已有研究进行了系统分析，得出了乙醇消毒剂对两类病毒消毒效果的以下结论。

1.包膜病毒：其脂质包膜易被乙醇破坏，乙醇可溶解脂质膜并干扰刺突蛋白结构，导致病毒颗粒解体，因此低浓度乙醇（≥35%）和短接触时间即可有效灭活。

1) 乙醇浓度：≥35%的乙醇可有效灭活包膜病毒。

2) 接触时间：平均接触时间至少1分钟，35%-65% 的乙醇浓度下，病毒滴度可降低 4-5 log₁₀；而低于 24.75% 的乙醇浓度仅能使病毒载量降低 < 1 log₁₀。

2.非包膜病毒：缺乏脂质膜，乙醇需通过改变衣壳蛋白结构或诱导蛋白凝固来灭活病毒，因此需要更高浓度乙醇（≥65%）和更长接触时间，且不同非包膜病毒的敏感性差异显著（如鼠源诺如病毒对乙醇的敏感性较高）。

1) 有有机物存在时：有机物（如牛血清白蛋白）会与乙醇结合，降低乙醇对病毒的作用效率，因此有有机物时非包膜病毒需更高浓度乙醇。需≥77.5% 的乙醇，接触时间延长至2分钟，才能实现 4 log₁₀的病毒减少。

2) 无有机物存在时：需≥65% 的乙醇，接触时间2分钟以上，例如65%乙醇接触> 2分钟可使病毒载量降低3-4 log₁₀。然而，部分非包膜病毒（如甲型肝炎病毒）还需更高浓度乙醇（如 95%）和更长接触时间（10 分钟）才能达到有效灭活。

然而，目前现有研究主要针对包膜病毒，非包膜病毒的数据较少。因为长久以来，乙醇消毒剂对包膜病毒（如新冠病毒、流感病毒）具有较好的效果，但对非包膜病毒作用有限，对于非包膜病毒，肥皂流水洗手反而优于酒精擦手，机械冲洗可物理移除病毒。此外在非包膜病毒中常见的诺如病毒高发场所（学校、医院）或手足口病流行期，消毒通常使用含氯消毒剂或物理消毒法，并严格遵守作用浓度与时间要求。上述研究的一个局限性是不同研究采用的病毒灭活测试标准不一致，会导致结果可比性不足。

参考文献：

Wanguyun AP, Oishi W, Sano D. Sensitivity Evaluation of Enveloped and Non-enveloped Viruses to Ethanol Using Machine Learning: A Systematic Review. Food Environ Virol. 2024, 16(1):1-13. doi: 10.1007/s12560-023-09571-2