在清华大学科学博物馆的展柜里，一台紫铜材质的高压蒸汽灭菌锅静静伫立，斑驳的金属表面镌刻着岁月的痕迹。这台诞生于 20 世纪 40 年代的仪器，曾是清华大学环境学院微生物实验室的 “心脏”，见证了中国现代灭菌技术从引进到普及的历程。

它的存在，不仅是一件科研工具的物理留存，更是人类与微生物博弈、科学与技术共生的历史注脚。从古代先民的经验消毒到现代智能灭菌设备的精准控制，灭菌技术的每一次突破，都在改写人类对抗感染、探索微观世界的叙事逻辑。

01

萌芽与探索：从经验消毒到科学灭菌的觉醒

在微生物学尚未诞生的年代，人类对感染的认知停留在经验层面。古希腊医师用灼烧法处理伤口，中国明代《本草纲目》记载 “蒸过病者衣物以防传染”，这些朴素的消毒手段，本质是利用高温破坏微生物的生存环境。

1679 年，法国发明家丹尼斯・帕潘的 “消化锅” 横空出世，这个以蒸汽压力提高水沸点的装置，首次将温度与灭菌效果关联，成为高压灭菌器的雏形。帕潘或许未曾想到，这个用于快速烹煮食物的器具，会在百年后成为实验室的 “灭菌神器”。

19 世纪是微生物学的黄金时代，巴斯德与科赫的研究彻底揭开了微生物的神秘面纱。1879 年，巴斯德团队基于帕潘的原理，发明了第一台现代高压蒸汽灭菌器 “Autoclave”。该装置通过密封腔体将蒸汽温度提升至 120℃，首次实现对细菌芽孢的高效杀灭 —— 这种自然界中最顽强的微生物结构，曾让煮沸消毒法束手无策。

与此同时，科赫提出的 “非高压蒸汽灭菌法” 则展现了科学探索的多元路径：他通过分段加热杀灭培养基中的微生物，避免高温破坏营养成分，这种对 “安全与效果平衡” 的追求，为不同场景的灭菌需求提供了思路。

02

技术迭代：从实验室神器到工业标准的建立

20 世纪初，随着电气时代的到来，灭菌设备迎来了机械化、标准化的变革。1913 年布兰霍尔公司推出的 “Ellipse auloelave” 灭菌器，通过双层门设计精确控制气压，解决了灭菌腔内空气残留的难题，使蒸汽穿透效率大幅提升。这种技术突破迅速从实验室走向医疗领域，1930 年代的美国医院已普遍配备高压灭菌器，手术感染率较世纪初下降 70%。

在东方，灭菌技术的传播与中国现代科研体系的建立同步展开。1948 年，清华大学陶葆楷教授从美国带回的高压蒸汽灭菌锅，成为当时国内稀缺的科研利器。在北平复校后的清华大学土木工程系实验室，这台紫铜灭菌锅承担了微生物学实验的核心任务：从培养箱中取出的培养基需经它灭菌才能接种，实验用的玻璃器皿需经它高温处理才能避免污染。

环境学院教授蒋展鹏回忆，在物资匮乏的年代，这台仪器与 20℃培养箱成为实验室的 “黄金搭档”，支撑起新中国最早的给排水微生物研究，为后续水污染控制技术的发展奠定了基础。直到 1990 年代因锅盖漏气退役，它累计服务超过 40 年，见证了三代科研工作者的探索之路。

03

多元发展：从单一高温到全场景灭菌解决方案

20 世纪下半叶，灭菌技术呈现出专业化、智能化的发展趋势。医疗领域催生了快速灭菌程序，通过预真空技术将灭菌时间压缩至 15 分钟，满足急诊器械的即时需求；制药工业则研发出双层门灭菌器，配合真空干燥技术确保药品不受污染；实验室场景中，针对不同材质的灭菌篮和夹具问世，解决了精密仪器的灭菌难题。

这些改进的核心，是对 “灭菌效率与对象保护” 的平衡 —— 例如，处理含酶试剂时需采用低温甲醛灭菌，而金属器械则适用高温蒸汽，技术分化背后是对微生物特性的深度认知。

低温灭菌技术的崛起，标志着灭菌领域从 “高温依赖” 走向 “精准适配”。1949 年环氧乙烷灭菌器的发明，首次实现常温下的高效灭菌，保护了塑料、电子等不耐高温材料；1990 年代过氧化氢等离子灭菌器的问世，将灭菌时间缩短至 30 分钟，且无化学残留，成为内镜等精密器械的首选。这些技术与传统高压蒸汽灭菌形成互补，构建起覆盖医疗、食品、制药、科研的全场景灭菌体系。

04

科学原理：121℃背后的微生物学密码与行业共识

为何 121℃成为灭菌的 “黄金温度”？这一标准的确定，既是微生物学原理的必然选择，也是工业时代标准化的结果。细菌芽孢的核心成分 —— 吡啶二羧酸钙，在 121℃时会发生不可逆分解，导致芽孢失去复活能力；同时，15psi（103kPa）的饱和蒸汽压力恰好能将水沸点提升至该温度，这一参数对设备材质要求适中，平衡了灭菌效果与制造成本。

从历史维度看，19 世纪末压力表与温度传感器的普及，使精确控制成为可能，121℃逐步从实验室经验转化为行业标准，被写入各国药典与 ISO 规范。

现代灭菌技术的 “精准化”，更体现在对微生物控制的全流程管理。药品生产中的 “灭菌验证” 需监测温度分布、灭菌时间、微生物负载量，通过生物指示剂（如嗜热脂肪芽孢杆菌孢子）验证灭菌效果；医院消毒供应中心引入追溯系统，对每一批次器械的灭菌参数实时记录，确保可回溯性。这些措施将灭菌从 “经验操作” 转化为 “数据驱动”，使感染控制成功率提升至 99.999%。

05

文明印记：灭菌器背后的科学精神与人类命运共同体

清华大学的那台灭菌锅，在 2018 年成为科学博物馆的藏品，完成了从 “实用工具” 到 “文化符号” 的蜕变。它的故事，串联起中国现代科研起步的艰辛与奋进：在抗战胜利后的百废待兴中，陶葆楷等学者用有限的经费引进关键设备，在简陋条件下搭建起微生物学研究平台；在改革开放后的技术追赶中，科研人员依托这些 “老伙计” 培养出一代又一代环境工程人才，推动中国灭菌技术从引进吸收走向自主创新。

从更宏观的视角看，灭菌技术的演进史，是人类与微生物博弈的进化史。当高压蒸汽灭菌器在实验室杀灭病原菌时，当低温等离子设备保护精密器械时，当紫外线消毒灯净化空气时，这些技术共同编织起守护人类健康的 “无菌网络”。

正如巴斯德所言：“机遇偏爱有准备的头脑”，每一次灭菌技术的突破，都源于对自然规律的敬畏与探索 —— 帕潘的蒸汽原理、巴斯德的微生物发现、现代工程师的智能控制，无不是 “器以载道” 的最佳注脚。

结语

当我们凝视展柜中的高压蒸汽灭菌锅，看到的不仅是一台老旧的仪器，更是一个时代的科学剪影。它曾在清华实验室的台面上腾起白雾，在无菌操作台边旋转阀门，在科研论文的致谢中被轻轻提及，最终在博物馆的灯光下成为文明的注脚。灭菌技术的百年变迁，诉说着人类如何从蒙昧走向理性，从经验走向科学，从单一技术突破走向系统性解决方案。

在生物安全成为全球议题的今天，灭菌技术的重要性愈发凸显。新冠疫情中，高压蒸汽灭菌器 24 小时运转处理医疗废物，低温灭菌设备保障疫苗生产安全，这些 “沉默的守护者” 继续在看不见的战场上发挥关键作用。

清华大学的灭菌锅或许不再发出蒸汽的轰鸣，但它所承载的科学精神 —— 对精确的追求、对未知的探索、对生命的敬畏 —— 却如同蒸汽般永恒升腾，激励着新一代科研工作者在微观世界与宏观文明的交织中，续写更多 “器以载道” 的传奇。