莊志明

（阜新市第四人民醫(yī)院，遼寧 阜新 123003）

抗菌不銹鋼“NSSAM系列”的抗菌性能與材料特性探討

莊志明

（阜新市第四人民醫(yī)院，遼寧 阜新 123003）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類整體生活水平的不斷提高，人們對(duì)于健康的需求上升到一個(gè)新的層次。其中一個(gè)表現(xiàn)就是人們對(duì)抗菌材料的重視引發(fā)了新一輪研究高潮。特別是對(duì)抗菌不銹鋼的研究和生產(chǎn)。其中日本新制鋼公司開發(fā)出了穩(wěn)定性、抗菌性好的鐵素體、馬氏體、奧氏體3種“NSSAM系列”。本文主要對(duì)抗菌不銹鋼“NSSAM”系列的抗菌性能和材料特性進(jìn)行探討和分析。

抗菌不銹鋼；NSSAM系列；抗菌性

所謂的抗菌材料是指一種本身就能殺死或抑制微生物作用的新型材料，可以說是一種健康環(huán)保的功能性材料。

一般而言，抗菌材料可以從廣義的角度和狹義的角度進(jìn)行定義。廣義來說，抗菌材料包含了所有具有滅殺或抑制微生物活動(dòng)的材料；狹義的來說則是指僅具有滅殺或抑制細(xì)菌的作用，而不涉及抑制其他微生物。而抗菌不銹鋼“NSSAM系列”則是由新日本鋼鐵公司在傳統(tǒng)鋼中加入不同量的Cu，使得其具有良好的抗菌性。而這一系列的材料，其抗菌性到底如何，其特性如何，則是本文所需要探討的重點(diǎn)和主要內(nèi)容。

1 NSSAM系列概述

抗菌不銹鋼中的NSSAM系列是日本新制鋼公司研究生產(chǎn)的，其主要是通過在傳統(tǒng)鋼中加入0.5%～1.0%Cu，然后經(jīng)過特殊處理，使得鋼從里到外都會(huì)均勻的分布著細(xì)粒的C—Cu析出物，這是其具有良好的抗菌性能的原因。

而NSSAM系列主要有三種抗菌不銹鋼：一是鐵素體，其是在傳統(tǒng)鋼中加入1.5%～3%的Cu，這種抗菌不銹鋼對(duì)黃色葡萄球菌NRSA，大腸桿菌以及綠膜菌的抗菌效果十分好，高達(dá)到99%～100%，甚至是在經(jīng)過多次磨損后仍具有良好的抗菌性；二是馬氏體，其是在傳統(tǒng)不銹鋼SUS420J2中添加銅制得的，其成分比大概是0.03%～0.4%的C，0.5%的S、0.5 的Mn，還有13%Cr、2%～4%的Cu和0.02%的N，相比而言成分更復(fù)雜一點(diǎn)，并且，其在研磨后的抗菌率仍然很高；三是奧氏體，其是在傳統(tǒng)不銹鋼SUS304中添加金屬銅制成的，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。

三種NSSAM系列的抗菌不銹鋼都是市場(chǎng)中比較重要的抗菌材料，很多學(xué)者和實(shí)際工作者都對(duì)其抗菌性和特性進(jìn)行了研究和探索。但在實(shí)際研究中，往往會(huì)根據(jù)抗菌不銹鋼的形成來進(jìn)行研究，如含銅抗菌不銹鋼，含銀抗菌不銹鋼等。而針對(duì)某一系列的抗菌不銹鋼進(jìn)行研究的卻比較少。因?yàn)槿NNSSAM系列的抗菌不銹鋼在成分和特性上有所不同，對(duì)材料的選擇也就不一樣。如馬氏體是在傳統(tǒng)不銹鋼SUS420J2上改進(jìn)，而奧氏體是在傳統(tǒng)不銹鋼SUS304上進(jìn)行改變，也因此使得它們的特性并不盡相同。因此，根據(jù)三種不同的抗菌不銹鋼，對(duì)其研究也必須各有不同。如針對(duì)含銅奧氏體抗菌不銹鋼的研究（時(shí)均增，2010），如對(duì)含銅鐵素體抗菌不銹鋼的研究（呂曼棋、陳四紅等，2005）等等。但在本文中，因?yàn)镹SSAM系列的抗菌不銹鋼都是含銅抗菌不銹鋼，因此進(jìn)行了系統(tǒng)的探討和分析。

2 NSSAM系列抗菌性的檢測(cè)

2.1 檢測(cè)材料

對(duì)于抗菌不銹鋼材料的抗菌性和材料特性進(jìn)行探索，最重要的是對(duì)其抗菌性進(jìn)行試驗(yàn)或檢測(cè)。而檢測(cè)的第一步則是關(guān)于檢測(cè)材料的準(zhǔn)備。

檢測(cè)材料的準(zhǔn)備主要是兩個(gè)方面。

一是抗菌不銹鋼材料的選擇，在這里我們可以使用NSSAM系列的抗菌不銹鋼。另外為了加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比觀察，一般建議使用對(duì)照組的方法，也就是說另選一種抗菌性不銹鋼作為對(duì)照，這樣最有利于觀察實(shí)驗(yàn)組本身的抗菌性。比如，我們可以選擇中科院研制的抗菌不銹鋼。當(dāng)然為了使得實(shí)驗(yàn)對(duì)照性清晰，針對(duì)NSSAM系列的三種抗菌不銹鋼，就必須同樣選擇相同的奧氏體或者鐵素體，否則檢測(cè)的對(duì)比性將大大下降，甚至不能形成對(duì)比。

二是關(guān)于細(xì)菌等微生物的材料準(zhǔn)備。我們可以用大腸桿菌、表皮葡萄球菌、粘質(zhì)沙雷氏菌、銅綠假單孢菌、弗氏志賀氏菌、藤黃八疊球菌等菌種。當(dāng)然關(guān)于這些菌種有三方面需要注意：一是實(shí)驗(yàn)的可測(cè)性和可行性，即能夠檢測(cè)NSSAM系列抗菌不銹鋼的抗菌特性?；蛘哒f，我們能夠通過一定手段觀察或計(jì)算到抗菌不銹鋼材料是否能對(duì)這些菌種進(jìn)行抑制或殺死。二是菌種的來源。這是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題，有時(shí)候?qū)τ谀骋痪N的選擇，十分耗費(fèi)我們的時(shí)間和精力，如我們需要花大力氣引進(jìn)，或?qū)で笠恍?shí)驗(yàn)室的幫助。三是這些細(xì)菌在一定程度上需要有真實(shí)性，即在一定程度上對(duì)人體和壞境有一定危害，否則，檢測(cè)將失去意義。

2.2 檢測(cè)方法

對(duì)抗菌不銹鋼的抗菌性進(jìn)行檢測(cè)有許多可行的辦法。第一個(gè)就是覆膜法。通過這種方法，我們能對(duì)抗菌不銹鋼的殺菌性能進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)。具體而言，在開始階段，將菌液濃度為106 cfu/mL的各種菌液均勻的滴到檢測(cè)品上，如此反復(fù)三次，然后覆蓋無菌的塑料薄膜。在這過程中，必須保證菌液和檢測(cè)品的充分接觸。在37 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，計(jì)算其殺菌率。當(dāng)然，這其中對(duì)培養(yǎng)箱也有一定的要求，如一定的pH值。pH值的不同主要看所選擇的培養(yǎng)物品。

第二種方法就是觀察法，即對(duì)細(xì)菌的形貌進(jìn)行顯微觀察。其主要是借助高科技手段，如原子力顯微鏡（AFM），這種顯微鏡分辨率較高，放大的倍率也可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。最關(guān)鍵的是這種檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)品本身并無害處，也不需要其他的工作條件，如真空或者培養(yǎng)箱，因其成本較低，被廣泛的運(yùn)用。具體而言，將檢測(cè)品制成一定體積，以方便在顯微鏡下觀察，然后將細(xì)菌和檢測(cè)品進(jìn)行覆膜法一樣的處理，最后對(duì)細(xì)菌的形貌進(jìn)行觀察。在這種方法里，同樣需要注意覆膜法的使用和菌種的選擇。

第三種方法就是電化實(shí)驗(yàn)法。這是一種通過對(duì)細(xì)菌在與抗菌不銹鋼作用后的電化性能進(jìn)行檢測(cè)的方法。細(xì)菌和抗菌不銹鋼會(huì)有一定的反應(yīng)，或抑制或殺死就是最后的表現(xiàn)結(jié)果。而我們需要對(duì)這個(gè)抗菌過程進(jìn)行試驗(yàn)，以獲取有利的信息。具體而言，我們先將抗菌不銹鋼制成一定的形狀和長(zhǎng)度，以便于試驗(yàn)；然后將檢測(cè)品洗干凈，進(jìn)行一系列的清潔處理；然后封存其中的一面，這里可以使用環(huán)氧樹脂；最后，又要用到覆膜法，以充分反應(yīng)。覆膜結(jié)束后立即對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能檢測(cè)。這其中可以設(shè)置對(duì)照組，即不與進(jìn)行細(xì)菌反應(yīng)的對(duì)照品。當(dāng)然這一種方法同樣需要一定的條件和操作程序，如電極和溫度。

2.3 NSSAM系列的抗菌性和材料特性

首先，對(duì)于這一系列的抗菌不銹鋼的抗菌性是毋庸置疑的，我們探討的則是關(guān)于這一系列的抗菌不銹鋼的具體特性。

具體而言，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，我們有這樣的一些結(jié)論：一是這一系列的抗菌不銹鋼具有良好的、廣泛的抗菌性，如對(duì)上文中提到的菌種都有良好的抗菌性。這一點(diǎn)是十分重要的。我們無法知道在我們的生活環(huán)境中具體有多少細(xì)菌和微生物，具有廣泛的抗菌性是促使我們選用哪一種抗菌不銹鋼的重要優(yōu)點(diǎn)。其次是抗菌不銹鋼對(duì)細(xì)菌的抑制或殺死作用是有時(shí)間變化的。剛開始，抗菌率不是很高，隨著時(shí)間的推移，抗菌率會(huì)提高，直到最大的抗菌率，而不是直接達(dá)到最高值或一成不變。三是抗菌材料通過對(duì)細(xì)菌結(jié)構(gòu)的改變起到抑制或殺死的作用。我們可以通過原子力顯微鏡對(duì)細(xì)菌的形貌進(jìn)行前后觀察，一般而言，抗菌性材料中的Cu對(duì)細(xì)菌具有抑制或殺死的作用，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，我們能觀察細(xì)菌在作用前后的形貌變化，并且這個(gè)變化相對(duì)來說是巨大的。四是打磨對(duì)抗菌性不銹鋼的抗菌性并沒有多大影響。換句話說，打磨或研磨并沒有多大的降低抗菌不銹鋼的抗菌性。五是在常溫下，即在一般的工作環(huán)境中，如0～37 ℃的溫度下，抗菌不銹鋼的抗菌性并沒有多大的變化，都保持了較高的殺菌率。

3 結(jié)論

對(duì)于抗菌不銹鋼材料而言，最重要的就是其抗菌性和材料特性，不僅要對(duì)細(xì)菌有抑制作用，還不能對(duì)人體有傷害。這也是我們研究抗菌不銹鋼材料的原因。而NSSAM系列的抗菌不銹鋼材料在抗菌性上都比較突出，是一種比較好的功能性材料。

［1］ 高波. 雙層輝光技術(shù)制備銅-銦抗菌不銹鋼及其性能研究［D］. 2014.

［2］ 倪紅衛(wèi)，詹瑋婷，陳榮生. Ag/Cu共滲不銹鋼表面的微觀結(jié)構(gòu)及抗菌性能研究［J］. 材料導(dǎo)報(bào)，2011 25（8）.

［3］ 張威，王輝綿，薄超斌. 抗菌不銹鋼的研制及應(yīng)用［A］. 第八屆屆中國(guó)抗菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)論文集［C］，2012.

［4］ 沈繼程，林剛，江來珠等. 寶鋼抗菌不銹鋼B430KJ的開發(fā)［A］. 第八屆屆中國(guó)抗菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)論文集［C］，2012.

Discussion on antibacterial properties and material properties of antibacterial stainless steel "NSSAM series"

TG142

1009-797X （2015） 20-0105-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.030

莊志明（1983-），男，碩士研究生，助理機(jī)械工程師，研究方向?yàn)楸砻嫣幚怼?/p>

2015-09-01