抗菌不锈钢抗菌性能和机理初步研究

由于近年来有害微生物的肆虐和人们防病抗菌意识的增强，社会对各种新型抗菌材料的需求越来越迫切。抗菌不锈钢是一种兼具良好机械和抗菌性能的新型功能材料，具有广泛的应用前景。开发和推广抗菌不锈钢，具有重要的经济和社会意义。 本文以中科院金属研究所研制的两种抗菌不锈钢为研究对象，对其抗菌性能和抗菌机理进行了研究，以期为抗菌不锈钢的深入研发和推广提供理论依据。 本文获得了如下主要结论： 1．采用覆膜法研究了抗菌不锈钢的抗菌广谱性，铁素体和奥氏体抗菌不锈钢对供试的17株菌（除产气肠杆菌外），均显示了较强的杀灭作用，证明其具有抗菌广谱性。两种材料对非孢子（或芽孢）产生菌的杀灭作用强于孢子（或芽孢）产生菌。但是，两种材料对产气肠杆菌均无杀灭作用。 2．考察了铁素体和奥氏体的杀菌率随时间和菌浓度的变化情况。两种材料分别在作用3h时和9h时，对菌体浓度为1×107CFU/mL的大肠杆菌（ATCC25922）的杀菌率均达到99.5%。对菌体浓度≤1×107CFU/mL的大肠杆菌在24h内均可全部杀灭。 3．随打磨次数的增加，抗菌率没有变化，表明打磨不影响铁素体和奥氏体抗菌不锈钢的抗菌性能；抗菌率不受温度的影响，0～37℃之间，未观察到抗菌率受温度变化的明显影响。 4．从抗菌不锈钢中溶出的铜在杀菌过程中可能起重要作用。铁素体和奥氏体抗菌不锈钢与添加了终浓度为1mmol/L的EDTA的菌液作用后，杀菌率分别降为46.8%和38.8%，因为EDTA络合了溶液中的金属离子，间接表明铜离子在杀菌过程中起重要作用。 5．两种抗菌不锈钢中O2-的产生速率分别为0.117 nmol•min-1•g-1和0.107nmol•min-1•g-1，显著高于普通不锈钢（0.062 nmol•min-1•g-1）。细胞膜不饱和脂肪酸过氧化的终产物丙二醛含量分别为1.96 nmol/g和1.93 nmol/g。显著高于普通对照的1.08 nmol/g，表明存在脂肪酸被氧化的现象。这些结果为抗菌过程中存在O2-的氧化杀菌作用提供了间接证据。 6．通过透射电镜和原子力显微镜观察，与抗菌不锈钢作用后的细胞外形多发生变化，细胞壁和细胞膜破裂，细胞内容物漏出，有的菌体完全溶解为碎片，显示两种不锈钢对细胞膜和细胞壁形态的显著影响。随作用时间延长，菌液中钾离子浓度亦显著升高，在3h时，分别达到2.57mg/L和2.79mg/L（普通对照为1.61mg/L）。 7．在巯基氧化实验中，添加终浓度为5 mmol/L的L-cys，作用8h，铁素体的抗菌率降为11.1%,薄层层析结果显示，半胱氨酸可能被氧化成胱氨酸，表明抗菌不锈钢可能对还原性酶具有氧化作用。 8．提取与抗菌不锈钢作用后菌的DNA，凝胶电泳观察并未出现smear现象。表明在本实验条件下尚不能检测到抗菌不锈钢对细菌遗传物质的氧化切割作用。 关键词： 抗菌材料 抗菌不锈钢 抗菌性能 抗菌机理 O2-