抗菌不锈钢“NSSAM系列”的抗菌性能与材料特性探讨

2015-02-26庄志明

橡塑技术与装备 2015年20期

关键词：覆膜菌种不锈钢

庄志明

（阜新市第四人民医院，辽宁阜新 123003）

抗菌不锈钢“NSSAM系列”的抗菌性能与材料特性探讨

庄志明

（阜新市第四人民医院，辽宁阜新 123003）

随着科学技术的进步和人类整体生活水平的不断提高，人们对于健康的需求上升到一个新的层次。其中一个表现就是人们对抗菌材料的重视引发了新一轮研究高潮。特别是对抗菌不锈钢的研究和生产。其中日本新制钢公司开发出了稳定性、抗菌性好的铁素体、马氏体、奥氏体3种“NSSAM系列”。本文主要对抗菌不锈钢“NSSAM”系列的抗菌性能和材料特性进行探讨和分析。

抗菌不锈钢；NSSAM系列；抗菌性

所谓的抗菌材料是指一种本身就能杀死或抑制微生物作用的新型材料，可以说是一种健康环保的功能性材料。

一般而言，抗菌材料可以从广义的角度和狭义的角度进行定义。广义来说，抗菌材料包含了所有具有灭杀或抑制微生物活动的材料；狭义的来说则是指仅具有灭杀或抑制细菌的作用，而不涉及抑制其他微生物。而抗菌不锈钢“NSSAM系列”则是由新日本钢铁公司在传统钢中加入不同量的Cu，使得其具有良好的抗菌性。而这一系列的材料，其抗菌性到底如何，其特性如何，则是本文所需要探讨的重点和主要内容。

1 NSSAM系列概述

抗菌不锈钢中的NSSAM系列是日本新制钢公司研究生产的，其主要是通过在传统钢中加入0.5%～1.0%Cu，然后经过特殊处理，使得钢从里到外都会均匀的分布着细粒的C—Cu析出物，这是其具有良好的抗菌性能的原因。

而NSSAM系列主要有三种抗菌不锈钢：一是铁素体，其是在传统钢中加入1.5%～3%的Cu，这种抗菌不锈钢对黄色葡萄球菌NRSA，大肠杆菌以及绿膜菌的抗菌效果十分好，高达到99%～100%，甚至是在经过多次磨损后仍具有良好的抗菌性；二是马氏体，其是在传统不锈钢SUS420J2中添加铜制得的，其成分比大概是0.03%～0.4%的C，0.5%的S、0.5 的Mn，还有13%Cr、2%～4%的Cu和0.02%的N，相比而言成分更复杂一点，并且，其在研磨后的抗菌率仍然很高；三是奥氏体，其是在传统不锈钢SUS304中添加金属铜制成的，其成分大概有0.03% 的C，0.5%的Si，1.8%的Mn，以及18%的Cr和9.4% 的Ni、0.03%N。

三种NSSAM系列的抗菌不锈钢都是市场中比较重要的抗菌材料，很多学者和实际工作者都对其抗菌性和特性进行了研究和探索。但在实际研究中，往往会根据抗菌不锈钢的形成来进行研究，如含铜抗菌不锈钢，含银抗菌不锈钢等。而针对某一系列的抗菌不锈钢进行研究的却比较少。因为三种NSSAM系列的抗菌不锈钢在成分和特性上有所不同，对材料的选择也就不一样。如马氏体是在传统不锈钢SUS420J2上改进，而奥氏体是在传统不锈钢SUS304上进行改变，也因此使得它们的特性并不尽相同。因此，根据三种不同的抗菌不锈钢，对其研究也必须各有不同。如针对含铜奥氏体抗菌不锈钢的研究（时均增，2010），如对含铜铁素体抗菌不锈钢的研究（吕曼棋、陈四红等，2005）等等。但在本文中，因为NSSAM系列的抗菌不锈钢都是含铜抗菌不锈钢，因此进行了系统的探讨和分析。

2 NSSAM系列抗菌性的检测

2.1 检测材料

对于抗菌不锈钢材料的抗菌性和材料特性进行探索，最重要的是对其抗菌性进行试验或检测。而检测的第一步则是关于检测材料的准备。

检测材料的准备主要是两个方面。

一是抗菌不锈钢材料的选择，在这里我们可以使用NSSAM系列的抗菌不锈钢。另外为了加强对实验的对比观察，一般建议使用对照组的方法，也就是说另选一种抗菌性不锈钢作为对照，这样最有利于观察实验组本身的抗菌性。比如，我们可以选择中科院研制的抗菌不锈钢。当然为了使得实验对照性清晰，针对NSSAM系列的三种抗菌不锈钢，就必须同样选择相同的奥氏体或者铁素体，否则检测的对比性将大大下降，甚至不能形成对比。

二是关于细菌等微生物的材料准备。我们可以用大肠杆菌、表皮葡萄球菌、粘质沙雷氏菌、铜绿假单孢菌、弗氏志贺氏菌、藤黄八叠球菌等菌种。当然关于这些菌种有三方面需要注意：一是实验的可测性和可行性，即能够检测NSSAM系列抗菌不锈钢的抗菌特性。或者说，我们能够通过一定手段观察或计算到抗菌不锈钢材料是否能对这些菌种进行抑制或杀死。二是菌种的来源。这是一个十分关键的问题，有时候对于某一菌种的选择，十分耗费我们的时间和精力，如我们需要花大力气引进，或寻求一些实验室的帮助。三是这些细菌在一定程度上需要有真实性，即在一定程度上对人体和坏境有一定危害，否则，检测将失去意义。

2.2 检测方法

对抗菌不锈钢的抗菌性进行检测有许多可行的办法。第一个就是覆膜法。通过这种方法，我们能对抗菌不锈钢的杀菌性能进行相关评价。具体而言，在开始阶段，将菌液浓度为106 cfu/mL的各种菌液均匀的滴到检测品上，如此反复三次，然后覆盖无菌的塑料薄膜。在这过程中，必须保证菌液和检测品的充分接触。在37 ℃的培养箱中培养24 h后，计算其杀菌率。当然，这其中对培养箱也有一定的要求，如一定的pH值。pH值的不同主要看所选择的培养物品。

第二种方法就是观察法，即对细菌的形貌进行显微观察。其主要是借助高科技手段，如原子力显微镜（AFM），这种显微镜分辨率较高，放大的倍率也可以进行连续调整。最关键的是这种检测方法对检测品本身并无害处，也不需要其他的工作条件，如真空或者培养箱，因其成本较低，被广泛的运用。具体而言，将检测品制成一定体积，以方便在显微镜下观察，然后将细菌和检测品进行覆膜法一样的处理，最后对细菌的形貌进行观察。在这种方法里，同样需要注意覆膜法的使用和菌种的选择。

第三种方法就是电化实验法。这是一种通过对细菌在与抗菌不锈钢作用后的电化性能进行检测的方法。细菌和抗菌不锈钢会有一定的反应，或抑制或杀死就是最后的表现结果。而我们需要对这个抗菌过程进行试验，以获取有利的信息。具体而言，我们先将抗菌不锈钢制成一定的形状和长度，以便于试验；然后将检测品洗干净，进行一系列的清洁处理；然后封存其中的一面，这里可以使用环氧树脂；最后，又要用到覆膜法，以充分反应。覆膜结束后立即对其进行电化学性能检测。这其中可以设置对照组，即不与进行细菌反应的对照品。当然这一种方法同样需要一定的条件和操作程序，如电极和温度。

2.3 NSSAM系列的抗菌性和材料特性

首先，对于这一系列的抗菌不锈钢的抗菌性是毋庸置疑的，我们探讨的则是关于这一系列的抗菌不锈钢的具体特性。

具体而言，在实际实验中，我们有这样的一些结论：一是这一系列的抗菌不锈钢具有良好的、广泛的抗菌性，如对上文中提到的菌种都有良好的抗菌性。这一点是十分重要的。我们无法知道在我们的生活环境中具体有多少细菌和微生物，具有广泛的抗菌性是促使我们选用哪一种抗菌不锈钢的重要优点。其次是抗菌不锈钢对细菌的抑制或杀死作用是有时间变化的。刚开始，抗菌率不是很高，随着时间的推移，抗菌率会提高，直到最大的抗菌率，而不是直接达到最高值或一成不变。三是抗菌材料通过对细菌结构的改变起到抑制或杀死的作用。我们可以通过原子力显微镜对细菌的形貌进行前后观察，一般而言，抗菌性材料中的Cu对细菌具有抑制或杀死的作用，正是因为这一点，我们能观察细菌在作用前后的形貌变化，并且这个变化相对来说是巨大的。四是打磨对抗菌性不锈钢的抗菌性并没有多大影响。换句话说，打磨或研磨并没有多大的降低抗菌不锈钢的抗菌性。五是在常温下，即在一般的工作环境中，如0～37 ℃的温度下，抗菌不锈钢的抗菌性并没有多大的变化，都保持了较高的杀菌率。