将解析从14天减为1天,他让医用防护服快速投入使用

发布时间:2020-04-24

  《新京报》4月10日报道,北京市召开新冠肺炎疫情防控新闻发布会时表示,北京市科委在应急攻关中形成了好的科研机制,在疫情期间,为加速环氧乙烷灭菌后的解析环节,市科委组织材料领域和工艺领域专家,和企业一起改进环氧乙烷消毒工艺。将解析工艺由原来的14天变成1天,检测标准从10微克降到6微克。这其中的核心成员,就是清华大学化学工程系的郭宝华老师。 


(图片:环氧乙烷消毒柜,图片源于网络)

  临危受命

  疫情初始阶段,国家快速响应,迅速提高医用防护服产能,以满足一线医护人员的需求。在防护服的生产流程中,生产出来的医用防护服需要灭菌消毒,才能够投入使用。

  2月10日,郭老师受邀参加北京市关于疫情防控工作的应急会议,会上市里提出了医用防护服供应不足和传统生产流程长的客观现状,要求缩短防护服生产周期。防护服生产与投放的决速步是消毒灭菌环节。专家们需要评估采采用什么样的消毒方法在保证生产效率的同时能够实现灭菌要求,并且在京企业有相关的基础,经过改进能够快速投入生产。

  最初的方案是使用钴60辐照,但是辐照只能实现消毒,如果要达到灭菌效果要加大辐射剂量,将对防护服的力学性能产生很大影响,因此这个方案很快被否定了。

  专家们根据北京市现有基础和在众多灭菌方案中选择,提出了使用环氧乙烷进行灭菌的方法。这个方法灭菌效率高,但环氧乙烷在世界卫生组织的一类致癌物清单中,会刺激呼吸道甚至致癌,灭菌后必须使残留的环氧乙烷解析释放出去,达到安全含量标准,才能出厂上市。然而,一个解析标准流程需要14天,这大大限制了防护服的出厂速度,对疫情的整体防控造成影响。

 
(图片:环氧乙烷医用防护服灭菌柜,图片源于网络)

  联合攻关

  当时,北京博尔特公司拥有全套的环氧乙烷灭菌装置,但该公司之前只在导管、不锈钢等材料上进行过环氧乙烷灭菌,没有做过防护服的灭菌。郭老师及团队第一时间前往公司考察仪器设备,基于设备原理和工况的理解,他认为完全可以适用于防护服的消毒,现在要做的就是优化和创新操作流程,最大限度缩短解析时间。

  为和疫情赛跑,给生命护航,郭老师团队2月12日凌晨就开始了第一次工艺试验,在第一批防护服被送入了消毒装置之后,他们对温度等各种工艺参数进行监测和调整,并与清华大学的骆广生老师和李强老师探讨强化灭菌过程的方案。终于,经过实验和改进,实现环氧乙烷灭菌与解析在20小时完成。通过对产品、数据及工艺的综合分析,得到了明确而可喜的结论:采用改进的消毒工艺可以在满足消毒要求的基础上,将14天的消毒解析流程缩短到1天。

  为保证在规模化生产过程中的可靠性,改进的工艺方案仍需要通过一系列试验验证。最初,由于防护服紧缺,他们不能够一次性投入大量的防护服进行试验。但在有力的试验数据的支撑下,防护服的投入量逐渐增多,第三次试验时就投入满箱防护服(4000余件)。大批量试验结果表明,消毒后防护服中的环氧乙烷残留量约为5μg/g,低于10μg/g的国家标准。之后的灭菌和48小时无菌检测很快也都通过了。按照流程,还需要进行微生物培养来验证解析效果,但是微生物培养需要14天的时间,疫情不等人,于是直接使用此工艺投入生产。


(图片:医用防护服,图片源于网络)

  成功投产

  郭老师坦言,自己当时也遇到了许许多多的困难。在这之前,郭老师作为材料学专家,没有研究过环氧乙烷,需要与生产环氧乙烷的公司以及相关科研人员联合攻关。并且,疫情紧迫,没有时间在实验室开展小试、中试,试验全程都是在工厂的现场进行,需要非常扎实的专业功底才能准确找到优化的方向,这给了他不小的压力。

  那段时间里,郭老师经常要开车去工厂,把工厂当作自己的实验室。最后产品尚未完全验证就投入生产,如果工艺失败了,那么这期间生产的所有防护服就全部无法使用,这又是一种很大的压力。不过,得益于郭老师多年的工艺经验与积累,新工艺一次性成功投产。现在,20小时就可以完成一件防护服的消毒,已经为北京准备了充足的防护服储备。

  教师寄语

  在采访的最后,郭老师嘱咐化工系的同学们,现在国内的疫情虽然没有紧迫的威胁,但为保证人民群众的生命安全,从中央到地方对疫情的防控都抓得很严。在这个关键时期,健康是第一位的,大家要首先做好个人防护。同时他也认为,这个特殊时期对同学们的自控能力与自我学习能力也是一种锻炼。从前正常在学校上课时,有各种纪律在管控着同学们,但是现在大家居家学习,各种教学活动都正常进行,这种情况下就十分考验同学们的自控能力。想要做到全方位的提升,没有自控能力是不行的。 

  这次的疫情是全人类共同面对的重大挑战。在这种情况下,和病毒作斗争,比拼的是国家的科技与国力,是政府的管理能力。为此,郭老师也对化工系的同学们提出了更高的要求与期望:在祖国需要同学们的时候,要召之即来,来之即战,战之即胜。要做到这一点,同学们必须打好专业基础。郭老师参与过许多化工项目,例如医用口罩与医用防护服重复使用的论证、白色污染问题的解决方案、军工材料研发、汽车轻量化、锂电池薄膜研发等等,这些为他能圆满完成此次任务提供了基础。郭老师强调,这次疫情防控中化工与材料起到了重要作用,希望同学们能够提高对专业的认同感与归属感,更好地为国家做出自己的贡献。郭老师寄语同学们:“要建立起正确的人生观、价值观,为中国的科技发展,承担作为一个中国人和清华人应该承受的担当。”