خواص شگفت‌انگیز فلزات و آلیاژها بر کسی پوشیده نیست و این مواد در تمام جنبه‌های زندگی بشر از صنایع مختلف گرفته تا بخش‌های سلامت و بهداشت نقش دارند. وزن سبک و ارزان بودن قیمت شمش آلومینیوم و استفاده از آن در خودروسازی و هواپیماسازی، استحکام بی‌نظیر فولادها و کاربرد آن‌ها در ساخت‌وساز، خواص مقاوم به خوردگی استیل، رسانایی الکتریکی و حرارتی مس و… گوشه‌ای از این خواص شگفت‌انگیز فلزات هستند. اما آیا تابه‌حال در مورد فلزات ضد میکروبی یا فلزات آنتی باکتریال شنیده‌اید؟ با اینکه صنایع مختلف بخش حساس و مهم زندگی اقتصادی و حتی سیاسی بشر را شکل می‌دهند، اما به‌هیچ‌وجه نمی‌توان از توجه به بخش سلامت و بهداشت غافل شد. بنابراین، در چنین زمینه‌ای نیز نیاز به فلزاتی داریم که با مقاومت در برابر میکروب‌ها بتوانند در ساخت تجهیزات بیمارستانی، ساخت لوازم بیولوژیکی و… مفید باشند.

تاریخچه فلزات آنتی باکتریال

فلزات برای قرن‌ها به دلیل خواص ضد میکروبی‌شان مورداستفاده قرار می‌گرفته‌اند، به‌ویژه نقره که توسط یونانیان باستان برای درمان بیماری‌های مختلف مصرف می‌شد و امروزه نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد. در زمان‌های مدرن‌تر، نقره برای کاهش رشد باکتری‌ها در هر چیزی از شیر بطری گرفته تا ابزار جراحی و بخیه‌ها استفاده می‌شد، که روشی حیاتی برای کاهش احتمال عفونت باکتریایی قبل از آنتی‌بیوتیک‌ها بود. همچنین، بسیاری از تمدن‌های باستانی مختلف از مس برای ذخیره آب آشامیدنی خود استفاده می‌کردند، زیرا سرعت آلوده شدن آب را بسیار کاهش می‌داد.

کدام فلزات ضد میکروبی هستند؟

دو فلز آنتی باکتریال مهم وجود دارند که در ترکیب با سایر عناصر، دیگر آلیاژهای آنتی باکتریال را شکل می‌دهند. این فلزات عبارت‌اند از نقره و مس.

آلیاژهای ضد میکروبی نقره

فلز نقره یکی از مهم‌ترین فلزات ضد میکروبی است و دارای ۵ آلیاژ اصلی به شرح زیر است:

• نقره استرلینگ آرژانتیوم: تقریباً ۶ درصد مس دارد و عمدتاً در ساخت جواهرات استفاده می‌شود.
• پلاتینا: ۴ تا ۶ درصد پالادیوم همراه با مقادیر کمی طلا و پلاتین دارد که آن هم در جواهرسازی استفاده می‌شود.
• گرافیت نقره‌ای: حاوی حدود ۳٫۵ درصد گرافیت است و در ساخت کنتاکت‌های الکتریکی استفاده می‌شود.
• آمالگام دندان: از حدود ۵۰ درصد جیوه، ۳۰ درصد نقره، ۱۴ درصد قلع و ۸ درصد مس تشکیل شده است و کاربرد اصلی آن در دندان‌پزشکی به‌عنوان ماده پرکننده دندان است.
• آلیاژهای لحیم‌کاری نقره: از این آلیاژها برای لحیم‌کاری فلزات غیرمشابه استفاده می‌شود.

آلیاژهای ضد میکروبی مس

مس در کاربردهای تجاری و صنعتی در سرتاسر جهان استفاده می‌شود. رسانایی حرارتی و الکتریکی بسیار بالا، همراه با سهولت ساخت به این معنی است که یک انتخاب عالی برای ساخت کنتاکت‌های الکتریکی و موارد دیگر است. اما خواص آنتی باکتریال بسیار خوب مس کارایی آن را گسترده‌تر کرده است. برای مشاهده قیمت کاتد مس به این صفحه مراجعه نمایید. برخی از مهم‌ترین آلیاژهای مس عبارت‌اند از:

• مس خالص: حاوی حدود ۹۹٫۵ درصد مس است که در کابل‌کشی و کنتاکت‌های الکتریکی استفاده می‌شود.
• آلیاژ برنج: ترکیبی از مس و روی (Zn) که به دلیل قابلیت ریخته‌گری عالی و در مواردی که اصطکاک کم موردنیاز است، مانند قفل، سوپاپ و ابزار موسیقی یا ابزار اندازه‌گیری استفاده می‌شود. برای اطلاع از قیمت ورق برنج به این صفحه مراجعه نمایید.
• آلیاژ برنز: ترکیبی از مس و قلع (Sn) که به دلیل سهولت ریخته‌گری و رنگ جذاب، اغلب در مجسمه‌ها و دیگر جنبه‌های معماری مورداستفاده قرار می‌گیرد.
• برنج قرمز: ترکیبی از مس، قلع و روی نوعی برنز است که استحکام بیشتری دارد و به دلیل استفاده از آن در تفنگ‌سازی، به آن فلز تفنگ یا Gun Metal نیز گفته می‌شود.

فلزات ضد میکروبی چگونه عمل می‌کنند؟

به‌طور کامل درک نشده است که چگونه مس و نقره از رشد باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند، اما پذیرفته‌شده‌ترین نظریه این است که فلزات یون‌هایی را آزاد می‌کنند که به غشای سلولی سلول‌های باکتری آسیب می‌زند. هنگامی‌که یون‌ها در داخل سلول‌های باکتری قرار می‌گیرند، به پروتئین‌های ضروری حیاتی برای عملکرد سلول حمله کرده و باعث از بین رفتن آن‌ها می‌شوند.

موارد استفاده از فلزات ضد میکروبی

پیشرفت‌ها در پردازش و ذخیره‌سازی آب بدین معناست که دیگر نیازی به گلدان‌ها و کاسه‌های مسی برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها در آب آشامیدنی نیست، اما آلیاژهای مبتنی بر مس همچنان نیز در بسیاری از موقعیت‌ها استفاده می‌شوند.

مبارزه با باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک

آنتی‌بیوتیک‌ها چیزی جز معجزه در زمینه توقف عفونت‌های باکتریایی نبوده‌اند و از زمان پذیرش گسترده آن‌ها در اواسط قرن بیستم، جان میلیون‌ها نفر را نجات داده‌اند. بااین‌حال، مسئله‌ای که امروزه با آن روبرو هستیم، این است که برخی از گونه‌های باکتری در حال ایجاد مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها و کاهش اثربخشی دارو هستند. از نظر علمی ثابت شده است که استفاده از پارچه آغشته به مس در پانسمان زخم به‌طور چشمگیری عفونت‌های باکتریایی مانند MRSA را کاهش می‌دهد. داده‌ها نشان می‌دهند که یک پانسمان هیدروکلوئیدی مس-روی در واقع بهتر از پانسمان‌های نقره‌ای عمل می‌کند.

سطوح مسی برای کاهش انتقال باکتری

همچنین آزمایشاتی بر روی کارایی سطوح غنی از مس برای توانایی آن‌ها در از بین بردن گونه‌های باکتریایی منتقل شده که روی آن‌ها فرود می‌آیند انجام شده است. تماس بین افراد و سطوح، مانند دستگیره درها، نرده‌ها و میزها، می‌تواند یک روش انتقال قابل‌توجه باکتری‌های رایج باشد که به MRSA و سپسیس تبدیل می‌شوند. آزمایشات نشان می‌دهد که سطوح ساخته‌شده از درصد قابل‌توجهی مس (بیش از ۵۵ درصد) در از بین بردن باکتری‌های موجود بسیار مؤثر هستند و در بسیاری از موارد باکتری‌ها را به‌طور کامل در کمتر از ۹۰ دقیقه از بین می‌برند.

سخن پایانی

فلزات آنتی‌باکتریال، گروهی از مواد هستند که به دلیل خصوصیات ضد میکروبی و آنتی‌میکروبیک خود، در محصولات مختلف مانند تجهیزات پزشکی و لوازم بهداشتی به کار می‌روند. نقره، به‌عنوان یکی از قدیمی‌ترین اعضای این گروه، به‌واسطه تحریک مسیرهای متعدد در باکتری‌ها و قارچ‌ها به‌عنوان ماده آنتی‌باکتریال معروف است. مس و روی نیز از خواص ضد میکروبی خود برخوردارند. مس با تخریب غشاء سلولی باکتری‌ها و روی با تخریب DNA و RNA آن‌ها در برابر باکتری‌ها مقاومت می‌کنند. فلزات دیگری نیز ازجمله نیکل، تیتانیوم و طلا به دلیل خصوصیات ضد باکتریایی یا ضد قارچی‌شان در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند. استفاده از این فلزات نیازمند رعایت استانداردهای بهداشتی است از مشکلات احتمالی جلوگیری شود.