根據(jù)美國環(huán)保署（US EPA）測(cè)試方法，成功證明了銅銀合金涂層在類似于干表面細(xì)菌生物膜形成條件下的抗菌功效，在24小時(shí)內(nèi)測(cè)試微生物減少≥99.9%。設(shè)計(jì)了一個(gè)定制的共聚焦成像方案，以原位可視化銅銀合金表面細(xì)菌生物膜的殺滅過程并監(jiān)測(cè)其動(dòng)力學(xué)達(dá)100分鐘。銅銀合金涂層在5分鐘內(nèi)根除了革蘭氏陽性菌的生物膜，而革蘭氏陰性菌的生物膜被殺滅得較慢。原位pH監(jiān)測(cè)表明，在金屬表面和細(xì)菌生物膜之間的界面處pH增加了2個(gè)對(duì)數(shù)單位；然而，在緩沖液中測(cè)試時(shí)，細(xì)菌的存活率并不直接受此升高（pH 8.0-9.5）的影響。因此，在環(huán)境條件下，電化學(xué)活性表面與細(xì)菌生物膜相互作用導(dǎo)致的OH?產(chǎn)生，是銅銀合金涂層接觸介導(dǎo)殺滅的一個(gè)方面，而非觀察到的抗菌功效的直接原因。細(xì)菌細(xì)胞的氧化、銅離子的釋放和局部pH升高的結(jié)合，表征了銅銀合金涂層干表面的抗菌活性。

1.引言

微生物會(huì)附著在惰性和生物表面，并容易形成生物膜。這在醫(yī)療環(huán)境中尤其成問題，因?yàn)楦杀砻嫔锬た梢栽诙喾N表面上存活很長時(shí)間。聚集在生物膜中的微生物群落對(duì)殺菌劑、抗生素和物理壓力的敏感性較低。因此，干表面生物膜在醫(yī)療相關(guān)感染的傳播中可能發(fā)揮重要作用，而干燥的環(huán)境表面是病原體傳播的持續(xù)來源。

近年來，銅和銅合金表面作為一種減少此類細(xì)菌附著和生物膜，從而減少醫(yī)療環(huán)境中病原微生物傳播的方法，受到越來越多的關(guān)注，因此可能減輕醫(yī)院介導(dǎo)感染的發(fā)生。來自實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的其抗菌特性證據(jù)，已導(dǎo)致在歐洲和美國醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一些實(shí)地測(cè)試研究，以驗(yàn)證其在真實(shí)條件下的性能。2015年，美國環(huán)保署（US EPA）發(fā)布了用于測(cè)試和評(píng)估銅及銅合金表面抗菌功效的定制方案，旨在提供緊密模擬此類表面真實(shí)應(yīng)用（例如，醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)的環(huán)境物品）的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試條件。前兩個(gè)方案允許評(píng)估銅合金在暴露2小時(shí)后以及在24小時(shí)間隔內(nèi)累積的細(xì)菌污染長時(shí)間暴露后對(duì)測(cè)試微生物的消毒效果。幾種銅基表面已根據(jù)這些方案證明了其抗菌有效性。

一種用于不銹鋼的銅銀（90-10 wt%）合金激光熔覆涂層與純?cè)叵啾?，顯示出對(duì)大腸桿菌的增強(qiáng)殺滅作用，這與銅離子釋放量增加28倍相關(guān)。類似地，一種銅銀（60-40 wt%）合金電鍍涂層最近在懸浮液中測(cè)試時(shí)，顯示出對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的強(qiáng)抗菌活性。在這些測(cè)試中，細(xì)菌懸浮液中的銅離子濃度和釋放因濃縮的細(xì)菌懸浮液或營養(yǎng)肉湯的存在而增強(qiáng)。根據(jù)電偶腐蝕原理，銅作為較不耐腐蝕的合金元素，通過其優(yōu)先氧化保護(hù)銀免于溶解。這一點(diǎn)通過銀的測(cè)量得到證實(shí)，銀僅在懸浮液中檢測(cè)到痕量。因此，合金涂層中兩種金屬的電偶耦合誘導(dǎo)銅的氧化，導(dǎo)致銅離子釋放，以及在銀上發(fā)生還原反應(yīng)，導(dǎo)致在環(huán)境條件下（例如，存在氯化物時(shí)）局部pH升高。當(dāng)細(xì)菌暴露于銅銀合金涂層表面時(shí)，會(huì)建立一個(gè)電偶序列，其中銀具有最高的電化學(xué)電位，其次是銅和細(xì)菌。

目前認(rèn)為，細(xì)菌在干燥銅表面上通過接觸介導(dǎo)的殺滅過程被殺死。從表面溶解并在金屬基底和細(xì)菌細(xì)胞之間的水界面處積累的銅，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的膜損傷和細(xì)胞質(zhì)中銅離子超載。這種情況與在懸浮液或培養(yǎng)物中由銅離子殺滅細(xì)菌的情況大不相同，后者"游離"銅離子濃度低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，且細(xì)菌處于生長條件下。

如前所述，已經(jīng)評(píng)估了新開發(fā)的銅銀合金對(duì)懸浮液中細(xì)菌的抗菌功效，這可能類似于在預(yù)期應(yīng)用中暴露于消毒劑、清潔劑和手汗的情況。然而，此類表面在醫(yī)療環(huán)境中大多會(huì)面臨干燥或潮濕條件。在這種干燥情況下，這種合金的抗菌功效可能會(huì)增強(qiáng)，同時(shí)也考慮到銅銀合金是一種電化學(xué)活性表面，預(yù)期與其他銅合金表面有不同的行為。表面接觸是銅合金表面主要的、已確立的殺滅因素，并且殺滅速率對(duì)于任何實(shí)際應(yīng)用都至關(guān)重要。此外，有證據(jù)表明，殺滅過程在表面接觸建立后立即開始，暴露的表面積和銅離子釋放速率很容易影響接觸殺滅的整體速率。因此，本研究旨在在更接近真實(shí)條件的條件下，例如在允許細(xì)菌生物膜形成的干燥條件下，確定銅銀合金涂層的抗菌活性。