3D打印技术实现微生物干转移：一种评估抗菌表面效能的创新标准化方法

本研究开发了一种基于3D打印装置的微生物干转移新方法，通过标准化装置实现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）在铜/不锈钢表面的可重复转移。该方法突破传统湿转移（ISO 22196标准）局限，首次量化环境湿度（<30%至>60% RH）对铜表面抗菌效能的影响（2.32-log vs 0.66-log差异），为模拟真实接触传播场景的抗菌材料评估提供新范式。

　　

微生物接触传播的新型评估工具开发

微生物通过接触在表面间的传播是医疗环境交叉感染的重要途径。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等病原体可通过医护人员手套、医疗器械等介质转移，传统抗菌材料评估方法（如ISO 22196）依赖液态接种，无法真实模拟干燥接触场景。针对这一技术空白，研究团队创新性地开发了模块化3D打印转移装置，通过双壳结构（内壳接触面24×44 mm，外壳稳定框架）实现标准化压力控制（400-1,000 g），并设计配套手套固定台实现无菌化操作。

方法学突破与验证

实验采用1.5倍浓度胰蛋白胨大豆琼脂（TSA）作为供体基质，优化干燥时间（30分钟）后，MRSA（10⁸ CFU/mL）转移效率达13.3%，不锈钢表面回收菌量稳定在1.46×10⁵ CFU/cm²（CV<15%）。关键参数测试显示：延长干燥时间（90分钟）或降低初始接种量（10⁶ CFU/mL）均显著降低转移效率（P<0.01），而1.5×TSA的较低水活度可提升重复性。

环境湿度对铜抗菌效能的影响机制

在模拟医院环境的湿度梯度测试中，铜表面抗菌活性呈现显著湿度依赖性：高湿度（>60% RH）条件下2小时菌量降低2.32-log，中湿度（40%-60%）为1.29-log，而低湿度（<30%）仅0.66-log（P=0.2403）。这与ISO 22196标准（>90% RH）的完全杀菌效果形成鲜明对比，证实液态环境会高估铜离子的实际抗菌效能。进一步分析表明，铜表面较大晶粒尺寸（35 μm vs 不锈钢10-25 μm）可能通过增加粗糙度影响初始菌体附着。

临床转化价值与标准化前景

该研究首次建立可量化干燥接触传播的评估体系，其创新性体现在：

1. 装置设计：模块化结构支持不同压力场景模拟（如电梯按钮vs键盘）
2. 生物学相关性：采用医用级丁腈手套作为转移介质，贴近临床实际
3. 环境参数控制：明确湿度对金属离子释放的关键影响

研究团队建议将该方法发展为新型标准，以更准确预测抗菌材料（ABM）在真实场景中的性能，尤其对铜基材料在医院门把手、床栏等高频接触表面的应用具有指导价值。未来可扩展至革兰阴性菌、病毒等其他病原体的转移研究，为感染控制提供更全面的技术支撑。