新型透明铜膜的抗菌特性：一种降低医疗机构相关感染风险的创新解决方案

为解决医疗环境表面微生物污染导致的医院获得性感染(HAIs)问题，日本研究团队开发了通过溅射法(sputtering)制备的高透明度铜膜。研究表明，即使仅5 nm厚度的铜膜也能在30分钟内完全灭活大肠杆菌(E. coli)，50分钟内灭活金黄色葡萄球菌(S. aureus)，且抗菌活性与铜层厚度无关。这项发表于《BMC Microbiology》的研究为医疗器械表面抗菌处理提供了新思路。

　　

在医疗机构中，环境表面的微生物污染已成为导致医院获得性感染(Healthcare-associated infections, HAIs)的重要风险因素。尽管铜材料因其卓越的抗菌性能已被应用于门把手等设施，但其不透明特性限制了在医疗设备控制面板等需要视觉识别的关键部位的应用。这一矛盾促使日本名古屋市公共卫生研究所(Microbiology Department Nagoya City Public Health Research Institute)的研究团队开展了一项创新研究。

研究人员采用溅射法(sputtering)在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上制备了四种不同厚度(5-30 nm)的透明铜膜。通过ISO 22196:2011标准评估发现，所有厚度的铜膜均表现出显著的抗菌效果。特别值得注意的是，5 nm厚度的超薄铜膜在保持90%透光率的同时，展现出了与较厚铜膜相当的抗菌性能。

研究采用了标准化的抗菌评价体系，包括细菌培养计数法和时间梯度接触实验。选择金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)作为模式菌株，通过精确控制接触时间(0-50分钟)和培养条件(35°C，90%相对湿度)，系统评估了铜膜的抗菌动力学特征。

抗菌动力学研究结果显示，铜膜对两种测试菌株均表现出快速杀灭作用，但存在明显的种属差异。对于大肠杆菌，接触10分钟后菌落数下降100倍，30分钟内即可实现完全灭活；而对金黄色葡萄球菌则需要20分钟才能达到相同程度的杀菌效果，完全灭活需50分钟。这种差异可能与革兰氏阳性菌和阴性菌细胞壁结构的本质区别有关。

厚度对比实验得出了令人惊喜的发现：5 nm铜膜与30 nm铜膜在抗菌效果上无统计学差异。这一结果打破了传统认知中"材料厚度决定性能"的常规思维，为开发超薄透明抗菌材料提供了理论依据。研究人员推测，这可能与铜膜中铜氧化物(CuO)和非氧化物铜(Cu)的固定比例(90:10)有关。

讨论部分深入分析了铜抗菌机制的可能解释。研究团队引用了Karlsson等关于铜纳米颗粒通过产生活性氧(ROS)破坏细胞膜的研究，以及Vincent等关于不同细菌铜稳态调控机制的差异理论。这些理论很好地解释了实验中观察到的菌种差异性现象。

这项研究的临床意义在于：首次证实超薄透明铜膜可有效解决医疗设备操作界面(如键盘、控制面板等)的微生物污染问题。相比传统的消毒措施，这种材料提供了持续被动的防护，能有效弥补医护人员手卫生依从性不足的缺陷。特别是在应对多重耐药菌(MDR)传播方面，这种创新材料展现出独特优势。

未来研究需要关注三个方向：一是扩展对其他病原体(如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA、SARS-CoV-2病毒)的抗菌谱验证；二是评估实际医疗环境中的长期耐用性；三是优化制备工艺以降低成本。这项发表于《BMC Microbiology》的研究为开发新一代智能抗菌材料开辟了新途径，对改善医院感染控制具有重要实践价值。