فلز یک ماده شگفت‌انگیز است. پیش از این در رابطه با کاربرد آلیاژها در زندگی صحبت نمودیم. طیف گسترده‌ای از آلیاژهای فلزی موجود در بازار به این معنی است که چیزی عالی برای هر کاربرد وجود دارد، خواه فولاد ضد زنگ به دلیل خواص ضد خوردگی آن، آلومینیوم برای هدایت حرارتی یا تیتانیوم برای استحکام باورنکردنی آن. اما چیزی که ممکن است در مورد آن ندانید این است که برخی از فلزات در واقع می توانند باکتری هایی را که با آنها در تماس هستند از بین ببرند، به این معنی که خاصیت ضد میکروبی ذاتی دارند.
چه فلزاتی ضد میکروبی هستند؟
دو فلز غالب وجود دارد که ضد میکروبی هستند، مس و نقره. آلیاژهای مختلفی از هر عنصر وجود دارد که معمولاً در صنایع مختلف استفاده می شود.
آلیاژهای نقره
مانند اکثر فلزات تجاری، نقره با عناصر دیگر مخلوط می شود تا خواص آن افزایش یابد، 5 نوع اصلی آلیاژ نقره وجود دارد.
- نقره استرلینگ آرژانتیوم – تقریباً 6٪ مس، عمدتاً برای جواهرات استفاده می شود.
- پلاتینا 4 تا 6 درصد پالادیوم همراه با مقادیر کمی طلا و پلاتین که دوباره برای جواهرات استفاده می شود.
- گرافیت نقره ای – 3.5% گرافیت و برای تماس های الکتریکی استفاده می شود.
- آمالگام دندان – 50% جیوه 30% نقره، 14% قلع و 8% مس، برای پرکردن دندان استفاده می شود.
- آلیاژهای لحیم کاری – مس و نقره که برای لحیم کاری فلزات غیر مشابه استفاده می شود.
آلیاژهای مس
مس در کاربردهای تجاری و صنعتی در سرتاسر جهان استفاده می شود، رسانایی حرارتی و الکتریکی بسیار بالا، همراه با سهولت ساخت به این معنی است که یک انتخاب عالی برای تماس های الکتریکی و موارد دیگر است.
- مس “خالص” – حدود 99.5٪ مس خالص در کابل کشی و تماس های الکتریکی استفاده می شود.
- برنج – مس و روی که برای توانایی ریخته‌گری عالی و در مواردی که اصطکاک کم مورد نیاز است، مانند قفل، سوپاپ و ابزار موسیقی/اندازه‌گیری استفاده می‌شود.
- برنز – مس و قلع، به دلیل سهولت ریخته‌گری و رنگ جذاب، اغلب در مجسمه‌ها و دیگر ویژگی‌های معماری ریخته‌گری می‌شوند.
- تفنگ فلزی یا برنج قرمز – مس، قلع و روی نوعی از برنز است، با استحکام بیشتر و رنگ مایل به آبی.
تاریخچه فلزات ضد میکروبی
فلزات برای قرن‌ها به دلیل خواص ضد میکروبی‌شان مورد استفاده قرار می‌گرفتند، به‌ویژه نقره توسط یونانیان باستان برای درمان بیماری‌های مختلف بلعیده می‌شد و امروزه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد – اگرچه از یک نوع پزشکی تایید شده فاصله زیادی دارد. در دوران مدرن‌تر، نقره برای کند کردن رشد باکتری‌ها در همه چیز، از شیر بطری گرفته تا ابزار جراحی و بخیه‌ها، استفاده می‌شد و روشی حیاتی برای کاهش احتمال عفونت باکتریایی قبل از آنتی‌بیوتیک‌ها ارائه می‌کرد.
بسیاری از تمدن‌های باستانی مختلف از جمله مصر، چین، هند و آمریکای مرکزی، از مس برای ذخیره آب آشامیدنی خود استفاده می‌کردند، زیرا سرعت خراب شدن آب را بسیار کاهش می‌داد. مس یک فلز ضد میکروبی است که می تواند باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها را از بین ببرد. این امر باعث می شود که آب ذخیره شده در ظروف مسی برای مدت طولانی تری تازه بماند و احتمال ابتلا به بیماری های ناشی از آب را کاهش دهد.
در مصر باستان، ظروف مسی برای ذخیره آب مقدسی که در مراسم مذهبی استفاده می شد، استفاده می شد. در چین باستان، ظروف مسی برای ذخیره آب آشامیدنی در خانه ها و مغازه ها استفاده می شد. در هند باستان، ظروف مسی برای ذخیره آب آشامیدنی و داروها استفاده می شد. در آمریکای مرکزی، ظروف مسی برای ذخیره آب آشامیدنی و آب مقدسی که در مراسم مذهبی استفاده می شد، استفاده می شد.
در قرن نوزدهم، دانشمندان شروع به مطالعه خواص ضد میکروبی مس کردند. آنها دریافتند که مس می تواند طیف گسترده ای از باکتری ها، از جمله باکتری های بیماری زا را از بین ببرد. این کشف منجر به استفاده بیشتر از مس برای ذخیره آب آشامیدنی در سراسر جهان شد.
امروزه هنوز هم از مس برای ذخیره آب آشامیدنی در برخی از مناطق جهان استفاده می شود. همچنین از مس برای ساخت فیلترهای آب استفاده می شود که می توانند باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها را از آب آشامیدنی حذف کنند.
فلزات ضد میکروبی چگونه کار می کنند؟
به طور کامل درک نشده است که چگونه مس و نقره از رشد باکتری ها جلوگیری می کنند، اما پذیرفته شده ترین نظریه این است که فلزات یون هایی را آزاد می کنند – گروهی از اتم ها با بار الکتریکی – که به غشای سلولی سلول های باکتری آسیب می زند.
هنگامی که یون ها در داخل سلول های باکتری قرار می گیرند، به پروتئین های ضروری حیاتی برای عملکرد سلول حمله کرده و باعث از بین رفتن آنها می شوند.
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 معمولاً در بسیاری از موقعیت‌ها استفاده می‌شوند.
مبارزه با باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک
آنتی بیوتیک ها چیزی جز معجزه در زمینه توقف عفونت های باکتریایی نبوده اند و از زمان پذیرش گسترده آنها در اواسط قرن بیستم جان میلیون ها نفر را نجات داده اند. با این حال، مسئله ای که امروزه با آن روبرو هستیم، این است که برخی از گونه های باکتری در حال ایجاد مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها و کاهش اثربخشی این دارو هستند.
استفاده از پارچه آغشته به مس در پانسمان زخم از نظر علمی ثابت شده است که به طور چشمگیری عفونت های باکتریایی مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) را کاهش می دهد. داده‌ها نشان می‌دهد که یک پانسمان هیدروکلوئیدی مس-روی در واقع بهتر از پانسمان‌های نقره‌دار عمل می‌کند. در یک مطالعه، محققان از پانسمان های هیدروکلوئیدی مس-روی برای درمان زخم های دیابتی استفاده کردند. آنها دریافتند که این پانسمان ها به طور قابل توجهی خطر عفونت را در مقایسه با پانسمان های معمولی کاهش می دهند.
در مطالعه دیگری، محققان از پانسمان های مس-روی برای درمان زخم های سوختگی استفاده کردند. آنها دریافتند که این پانسمان ها به طور قابل توجهی زمان بهبود زخم را کاهش می دهند و خطر عفونت را نیز کاهش می دهند. مطالعات نشان می دهد که پانسمان های مس-روی از طریق چندین مکانیسم عمل می کنند. آنها می توانند باکتری ها را از بین ببرند، رشد آنها را مهار کنند و از تکثیر آنها جلوگیری کنند.
همچنین آزمایشاتی بر روی کارایی سطوح غنی از مس برای توانایی آنها در از بین بردن گونه های باکتریایی منتقل شده که روی آنها فرود می آیند انجام شده است. تماس بین افراد و سطوح، مانند دستگیره درها، نرده ها و میزها، می تواند یک روش انتقال قابل توجه باکتری های رایج باشد که به MRSA و سپسیس تبدیل می شوند.
آزمایشات نشان می دهد که سطوح ساخته شده از درصد قابل توجهی مس – بیش از 55٪ – در از بین بردن باکتری های موجود بسیار موثر است و در بسیاری از موارد باکتری ها را به طور کامل در کمتر از 90 دقیقه از بین می برد.
فلزات, فولاد و آلیاژ, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 30 آبان 1402
