銅是人類最早使用的金屬之一，在距今四五千年前的堯舜禹時(shí)代，人們已經(jīng)能夠冶煉青銅器，在夏商周的青銅時(shí)代，更出現(xiàn)了繁復(fù)精美的青銅祭品，到如今，銅的應(yīng)用已經(jīng)深入到我們生活的每一個(gè)領(lǐng)域。
　　實(shí)際上，銅的本領(lǐng)遠(yuǎn)超出我們的想象。4月17日，由中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心與中國科學(xué)院科學(xué)傳播局共同主辦、中國科普博覽承辦的中科院“SELF格致論道”講壇第六期在北京聯(lián)合大學(xué)舉辦，8位來自科學(xué)、人文、創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域的女嘉賓分別進(jìn)行了主題分享。其中，中國科學(xué)院金屬所副研究員、材料科學(xué)家任玲，就銅這一為大眾熟悉的金屬材料進(jìn)行了分享。
　　神奇的殺菌本領(lǐng)
　　產(chǎn)自法國的波爾多紅酒享譽(yù)全球，是諸多紅酒愛好者的心頭好。說起來，能喝到如此美味的佳釀，要感謝銅。
　　1878年，細(xì)菌突然開始攻擊波爾多地區(qū)的葡萄，幾乎所有莊園的葡萄都遭受了毒害——枝葉凋零，葡萄產(chǎn)量基本為零。莊園主們想盡了各種辦法，嘗試了很多種的殺菌劑，但是絲毫沒有作用。
　　直到1885年，植物學(xué)家米拉德教授偶然間發(fā)現(xiàn)了一種神奇液體，可以有效地殺菌，教授把這種液體廣泛地應(yīng)用到了波爾多地區(qū)，葡萄回復(fù)，葡萄酒產(chǎn)量也上來了。這種液體也被正式命名為“波爾多液”。
　　所謂“波爾多液”，簡單來說就是一種硫酸銅溶液，因?yàn)楹秀~，所以具有殺菌作用。自此人們開始認(rèn)識到銅的殺菌作用，從此以后出現(xiàn)了更多種類利用銅的殺菌劑。
　　除了殺菌之外，銅還有促進(jìn)傷口愈合的作用。任玲指出，銅可以促進(jìn)我們骨骼的生長，促進(jìn)血管再生。如果我們皮膚有一個(gè)傷口，如果有銅存在的話，傷口會(huì)很快愈合。
　　在十多年針對銅的研究中，任玲和同事們進(jìn)行了諸多嘗試。她分享了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。在炎熱的夏天，將兩排筷子插入一碗新鮮的米飯。三天后，普通筷子周圍的米飯已經(jīng)變黃、發(fā)霉，含銅不銹鋼筷一側(cè)的顏色和現(xiàn)狀卻沒有絲毫改變。這再次驗(yàn)證了銅的殺菌作用。
　　任玲之后用自己做了一次人體實(shí)驗(yàn)。一直受苦于口腔潰瘍的她開始使用含銅不銹鋼筷吃飯，“神奇的是，當(dāng)我2013年開始用我們含銅不銹鋼餐具以后我再也沒有口腔潰瘍了。也許大家覺得這很神奇，但這的確是我自己親身經(jīng)歷的”。
　　現(xiàn)在他們已經(jīng)研發(fā)了一系列含銅不銹鋼餐具，甚至包括嬰兒用品，還有禮品，還包括廚房中水槽、菜板、菜刀、不銹鋼的保溫杯、電飯煲的內(nèi)膽，還有洗衣機(jī)滾筒的內(nèi)膽等等。
　　除了餐具之外，含銅金屬材料在其他領(lǐng)域也大顯身手，比如海底石油管道。一般石油管道是普通的碳鋼材料，因?yàn)榧?xì)菌、微生物的黏附，發(fā)生腐蝕后就會(huì)導(dǎo)致漏油事件。任玲表示正字嘗試用含銅不銹鋼來替代傳統(tǒng)材料，或許可以減少些漏油事件呢。
　　“也許在未來某一天我們還可以把這種材料送到太空中去，對抗太空中那些變異的細(xì)菌。”任玲補(bǔ)充說。
　　當(dāng)把銅植入人體
　　醫(yī)用金屬材料目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，占所有生物材料份額的40%。它們有非常好的力學(xué)承載能力、可塑性，以及非常強(qiáng)的抗腐蝕能力。
　　臨床中常用的金屬材料主要有不銹鋼、鈦合金等。比如人工髖關(guān)節(jié)，即俗稱的股骨頭，多半是用鈦合金做的，以及牙種植體、接骨板等。
　　金屬類醫(yī)用器械植入人體后，細(xì)菌隨之而來。“可以說細(xì)菌這個(gè)小東西，它非常頑強(qiáng)，而且無處不在，而且它們還有一個(gè)愛好，非常喜歡我們身體上有異物，只要它們感受到了我們身體來了一個(gè)外來客，它們馬上通過各種途徑、各種方式，向外來物表面聚集，于是形成了細(xì)菌生物膜。”任玲解釋說，細(xì)菌生物膜能抵御外來抗生素對細(xì)菌的攻擊，細(xì)菌在里面會(huì)釋放毒素，而人體的組織就因?yàn)檫@些毒素紅腫、流膿，發(fā)生感染。一旦感染，患者往往要面臨二次甚至三次手術(shù)，痛苦程度無須多言。
　　為了避免這種情況的發(fā)生，目前較通用的方法是，在金屬類的植入物器械外表面涂上一層抗生素類的藥物。這種方法短期有效，但存在很多弊端。任玲解釋說：“抗生素涂層和金屬性質(zhì)差異非常大，而且一旦它釋放完了，細(xì)菌又來攻擊人體怎么辦?？股氐臑E用，現(xiàn)在已經(jīng)導(dǎo)致了一種什么都不怕的細(xì)菌——超級細(xì)菌的出現(xiàn)。”
　　身為材料學(xué)家的任玲和同事們開始從金屬材料自身成分的設(shè)計(jì)入手，希望能夠找到一種安全且有效的解決方式。含銅金屬材料成為首選，它能夠釋放抗菌元素，還不會(huì)引發(fā)細(xì)菌耐藥性，而且是無機(jī)的抗生劑。
　　“我的工作就是驗(yàn)證含銅金屬材料是否具有抗細(xì)菌感染，是否能夠抑制這種植物器械引發(fā)的細(xì)菌感染，同時(shí)推進(jìn)它的臨床應(yīng)用。”任玲告訴記者，大量的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了含銅的金屬材料具有抗細(xì)菌感染的功能，能夠有效地抑制植入器械引發(fā)的細(xì)菌感染。而在安全性上，人體細(xì)胞在該含銅金屬材料上也是生長良好。
　　至于將這種材料推向市場及臨床應(yīng)用，任玲表示這也是自己的最大心愿之一。但植入類醫(yī)療器械的轉(zhuǎn)化非常困難。任玲解釋說：“需要國家食品藥品監(jiān)督管理總局來申請醫(yī)療器械注冊證：需要把材料送到權(quán)威部門進(jìn)行檢驗(yàn)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，甚至是臨床實(shí)驗(yàn)。這個(gè)難度，其監(jiān)管力度比奶粉還要多好多倍，特別是對我研究的這種含銅金屬的新材料來說，它是完全的設(shè)計(jì)國產(chǎn)化，制造國產(chǎn)化，而且國外沒有例子讓你模仿的，這種新材料的醫(yī)療器械想拿到這種注冊證，簡直是難上加難。目前在我們國家還沒有新材料醫(yī)療器械拿到注冊證，最快就是剛剛完成臨床實(shí)驗(yàn)，還在等待結(jié)果。”
　　任玲介紹說，她所在的課題組開發(fā)的一種新材料現(xiàn)在已經(jīng)做成了心血管支架，植入到冠心病志愿者體內(nèi)進(jìn)行二期臨床實(shí)驗(yàn)。雖然困難，但神奇“銅”話會(huì)一直延續(xù)。