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）

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）

隨著科學技術(shù)的進步和人類整體生活水平的不斷提高，人們對于健康的需求上升到一個新的層次。其中一個表現(xiàn)就是人們對抗菌材料的重視引發(fā)了新一輪研究高潮。特別是對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”。本文主要對抗菌不銹鋼“NSSAM”系列的抗菌性能和材料特性進行探討和分析。

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的材料；狹義的來說則是指僅具有滅殺或抑制細菌的作用，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均勻的分布著細粒的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，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中比較重要的抗菌材料，很多學者和實際工作者都對其抗菌性和特性進行了研究和探索。但在實際研究中，往往會根據(jù)抗菌不銹鋼的形成來進行研究，如含銅抗菌不銹鋼，含銀抗菌不銹鋼等。而針對某一系列的抗菌不銹鋼進行研究的卻比較少。因為三種NSSAM系列的抗菌不銹鋼在成分和特性上有所不同，對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，而奧氏體是在傳統(tǒng)不銹鋼SUS304上進行改變，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，對其研究也必須各有不同。如針對含銅奧氏體抗菌不銹鋼的研究（時均增，2010），如對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，因為NSSAM系列的抗菌不銹鋼都是含銅抗菌不銹鋼，因此進行了系統(tǒng)的探討和分析。

2 NSSAM系列抗菌性的檢測

2.1 檢測材料

對于抗菌不銹鋼材料的抗菌性和材料特性進行探索，最重要的是對其抗菌性進行試驗或檢測。而檢測的第一步則是關(guān)于檢測材料的準備。

檢測材料的準備主要是兩個方面。

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。另外為了加強對實驗的對比觀察，一般建議使用對照組的方法，也就是說另選一種抗菌性不銹鋼作為對照，這樣最有利于觀察實驗組本身的抗菌性。比如，我們可以選擇中科院研制的抗菌不銹鋼。當然為了使得實驗對照性清晰，針對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，否則檢測的對比性將大大下降，甚至不能形成對比。

二是關(guān)于細菌等微生物的材料準備。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。當然關(guān)于這些菌種有三方面需要注意：一是實驗的可測性和可行性，即能夠檢測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算到抗菌不銹鋼材料是否能對這些菌種進行抑制或殺死。二是菌種的來源。這是一個十分關(guān)鍵的問題，有時候?qū)τ谀骋痪N的選擇，十分耗費我們的時間和精力，如我們需要花大力氣引進，或?qū)で笠恍嶒炇业膸椭?。三是這些細菌在一定程度上需要有真實性，即在一定程度上對人體和壞境有一定危害，否則，檢測將失去意義。

2.2 檢測方法

對抗菌不銹鋼的抗菌性進行檢測有許多可行的辦法。第一個就是覆膜法。通過這種方法，我們能對抗菌不銹鋼的殺菌性能進行相關(guān)評價。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品的充分接觸。在37 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，計算其殺菌率。當然，這其中對培養(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，即對細菌的形貌進行顯微觀察。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行連續(xù)調(diào)整。最關(guān)鍵的是這種檢測方法對檢測品本身并無害處，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，被廣泛的運用。具體而言，將檢測品制成一定體積，以方便在顯微鏡下觀察，然后將細菌和檢測品進行覆膜法一樣的處理，最后對細菌的形貌進行觀察。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驗法。這是一種通過對細菌在與抗菌不銹鋼作用后的電化性能進行檢測的方法。細菌和抗菌不銹鋼會有一定的反應(yīng)，或抑制或殺死就是最后的表現(xiàn)結(jié)果。而我們需要對這個抗菌過程進行試驗，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度，以便于試驗；然后將檢測品洗干凈，進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)束后立即對其進行電化學性能檢測。這其中可以設(shè)置對照組，即不與進行細菌反應(yīng)的對照品。當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，在實際實驗中，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，如對上文中提到的菌種都有良好的抗菌性。這一點是十分重要的。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。其次是抗菌不銹鋼對細菌的抑制或殺死作用是有時間變化的。剛開始，抗菌率不是很高，隨著時間的推移，抗菌率會提高，直到最大的抗菌率，而不是直接達到最高值或一成不變。三是抗菌材料通過對細菌結(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細菌的形貌進行前后觀察，一般而言，抗菌性材料中的Cu對細菌具有抑制或殺死的作用，正是因為這一點，我們能觀察細菌在作用前后的形貌變化，并且這個變化相對來說是巨大的。四是打磨對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，不僅要對細菌有抑制作用，還不能對人體有傷害。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。

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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，助理機械工程師，研究方向為表面處理。

2015-09-01