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技術(shù)文章

徑跡蝕刻膜的原理,、特點(diǎn)及應(yīng)用

閱讀：2412 發(fā)布時間：2022-6-15

一、什么是核孔膜

核孔膜也稱徑跡蝕刻膜,，軌道蝕刻膜,，是用核反應(yīng)堆中的熱中子使鈾235裂變，裂變產(chǎn)生的碎片穿透有機(jī)高分塑料薄膜,，在裂變碎片經(jīng)過的路徑上留下一條狹窄的輻照損傷通道,。這通道經(jīng)氧化后，用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑蝕刻,，即可把薄膜上的通道變成圓柱狀微孔,。控制核反應(yīng)堆的輻照條件和蝕刻條件,，就可以得到不同孔密度和孔徑的核孔膜,。

核孔膜的材料為各種絕緣固體薄膜,，常用的有聚碳酸酯（PC），聚酯（PET）,，聚酰亞胺（PI）,聚偏氟乙烯（PVDF）等,，聚碳酸酯目前是使用最多的材料,，蝕刻靈敏度高,，蝕刻速度大，可制作小孔徑的核孔膜,，最小孔徑達(dá)0.01μm. 例如比利時it4ip 核孔膜的孔徑為0.01-30μm核孔膜,，且具備生產(chǎn)聚酰亞胺的核孔膜的技術(shù)。德國SABEU 能夠生產(chǎn)可供醫(yī)療用的孔徑為0.08-20μm聚碳酸酯,，聚酯和PTFE材質(zhì)的核孔膜,。

核孔膜幾何形狀規(guī)則，孔徑均勻,，基本是圓柱形的直通孔,，過濾時大于孔徑的微粒被截留在濾膜表面，是電介質(zhì)薄膜,，就不存在濾膜本身對濾液的污染,，是精密過濾和篩分粒子的理想工具。核孔膜的機(jī)械強(qiáng)度高,，柔韌性好,，能忍受反復(fù)洗滌，因此可以多次重復(fù)使用,。

過濾膜02.jpg

二,、核孔膜的基本參數(shù)

核孔膜的孔徑大小，孔長（膜厚度）,，孔密度是基本參數(shù),。孔徑大小由蝕刻時間決定,，通過控制化學(xué)蝕刻時間,，可獲得特定孔徑的核孔膜。固定蝕刻過程中可獲得精確且具有狹窄孔徑分布的核孔膜,，可提供精確的過濾值,，能夠在過濾過程中高效準(zhǔn)確的排除顆粒，適合嚴(yán)格的過濾操作,，例如用于合成納米或微米物質(zhì)的模板,，用于癌細(xì)胞過濾分離等。

孔密度等于垂直照射在單位面積薄膜上的重離子數(shù)目,，控制重離子流量,，可獲得特定孔密度的核孔膜,。通過調(diào)節(jié)光束，可獲得從每平方厘米1000個孔到每平方厘米1E+09個孔的孔密度,。常用孔隙度表示孔密度的大小,，孔隙度是指微孔總面積與微孔分布面積的比值，如果孔密度過大,，重孔率會顯著增大,，會破壞孔徑的單一性，孔隙率一般是小于10%,，it4ip 可提供孔隙度40%左右的核孔膜,。

核孔膜的長度或核孔膜的厚度與材料種類、重離子核素種類和能量有關(guān),，用裂變碎片制作的核孔膜厚度等于或小于10μm,，采用重離子加速器產(chǎn)生的重離子能量較高，可制作較厚的核孔膜,。厚度大,，機(jī)械強(qiáng)度較大，液體和氣體通過核孔膜的速度也變小,。

通過選擇孔徑,，孔密度和過濾膜厚度，可生產(chǎn)具有特定水和空氣流速的核孔膜,。

除以上基本參數(shù)外,，空隙排列也是核孔膜的重要參數(shù)，除垂直90度孔,，還有多角度孔,，例如平行傾斜孔，交叉正負(fù)45度,。例如用+45°/-45°孔的徑跡蝕刻膜過濾器合成3D互連納米線網(wǎng)絡(luò)的模板,。

三、核孔膜與纖維素膜的比較

實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上使用的微孔膜種類繁多,，常用的是曲孔膜,，又稱化學(xué)膜或纖維素膜，這些膜的微孔結(jié)構(gòu)不規(guī)則,，與塑料泡沫類似,，實(shí)際孔徑比較分散，而核孔膜標(biāo)稱孔徑與實(shí)際孔徑相同,，孔徑分布窄,，可用于精確的過濾。

核孔膜與纖維素膜有很大區(qū)別，核孔膜在許多方面比纖維素膜好,，主要優(yōu)點(diǎn)有：

w 截留特性好,。核孔膜的孔徑形狀規(guī)則，大小均一,，能精確截留大于孔徑的顆粒,，把大于孔徑的粒子截留在濾膜表面進(jìn)行分離。而混合纖維素酯濾膜的孔徑在平均值周圍分散大,，故截留性就差,。

w 核孔膜透明，表面平整,，光滑,。這樣的膜有利于收集并借助光學(xué)顯微鏡進(jìn)行粒子分析,，對微生物觀察可直接在膜表面染色而膜本身不被染色,，有利于熒光分析。

w 過濾速度大,。核孔膜雖孔隙率低,，但厚度薄，混合纖維素酯膜雖空隙率高,，但厚度厚,，又通道彎彎曲曲，大小不勻的迷宮式的,，其過濾速度是不及核孔膜,。

w 機(jī)械強(qiáng)度高，柔性好,。聚碳酸酯和聚酯核孔膜的抗拉強(qiáng)度大于200㎏／㎝2,，混合纖維素酯濾膜遠(yuǎn)不及核孔膜柔性好。

w 化學(xué)穩(wěn)定性好,。核孔膜可以耐酸和絕大部分有機(jī)溶劑的浸蝕,，其化學(xué)穩(wěn)定性比混合纖維素酯膜好。

w 熱穩(wěn)定性好：核孔膜可經(jīng)受140 ℃高溫,，而不影響其性能,，故可反復(fù)進(jìn)行熱壓消毒而不破裂和變形，混合纖維素膜耐120℃,。低溫對核孔膜性能也無明顯影響,。

w 生物學(xué)特性好：核孔膜即不抑菌，也不殺菌,，也不受微生物侵蝕,，借助適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基，細(xì)菌和細(xì)胞可直接生長在濾膜上，可長期在潮濕條件下工作,，而混合纖維素酯不行,。

w 核孔膜沒有粒子，纖維等脫落,，不會象其它濾紙一樣污染濾液,。可制成憎水膜（用于大氣污染監(jiān)測等）親水膜等,。

w 自重輕,，重量一致性好，吸水性低,，灰份少,，膜不易受潮變質(zhì)，而混合纖維素膜則易受濕變質(zhì),。

四,、核孔膜的應(yīng)用

核孔膜具有精確和均勻的孔徑，是精確保留小顆粒的理想選擇,，可應(yīng)用于過濾技術(shù),，實(shí)驗(yàn)室分析，醫(yī)療,，制藥,，化學(xué)、食品,，細(xì)胞生物學(xué),，微生物學(xué)，納米技術(shù)及汽車電子等領(lǐng)域,。

1,、氣體液體過濾

核孔膜能過濾液體和氣體中的固態(tài)物質(zhì)，如細(xì)菌,、病毒等顆粒狀的雜質(zhì),，用于空氣凈化、超純氣體或試劑制備,，醫(yī)學(xué)過濾及消毒,。例如SABEU 核孔膜用于軍團(tuán)菌檢測。食品,、飲料,、化妝品中細(xì)菌的回收。

用于生命科學(xué)和醫(yī)療環(huán)境中的無菌排氣,，既能保護(hù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境免受微生物的侵害,，也要保護(hù)活的微生物免受外部污染，確保無微生物通過與醫(yī)療設(shè)備的接觸進(jìn)入患者體內(nèi)，通向外部的開口的配備無菌空氣過濾器,，能夠保護(hù)環(huán)境受潛在污染,。TRAKETCH微孔過濾膜提供了可靠的屏障，符合 USP Class VI 的生物相容性,，適合多種滅菌環(huán)境,，平坦光滑的表面還會使液體形成液滴并從膜上流出，從而使膜保持干燥,，確保無菌空氣排放,。

病人和醫(yī)療設(shè)備的保護(hù)：用于保護(hù)病人和醫(yī)療設(shè)備的一次性用品，例如通風(fēng)口,，聽力設(shè)備,，傳感器保護(hù)器和靜脈輸液器，TRAKETCH 微孔過濾膜具有精確的孔適用于無菌通氣和USP 等級的毒性測試,，符合FDA 標(biāo)準(zhǔn)具有生物兼容性,，具有超潔凈、不脫落,，可提取等特點(diǎn),。

液體藥物的過濾：注射劑中不能含有大于3.5μm的固體顆粒,，核孔膜能夠保證注射劑高質(zhì)量的過濾,。核孔膜能夠防止顆粒或細(xì)菌進(jìn)入人體,，SABEU制造的無PFOA核孔膜尤沒有纖維脫落適合用于輸液和藥物輸送系統(tǒng),。

2、醫(yī)療診斷領(lǐng)域

用于宮頸癌細(xì)胞的回收,，循環(huán)細(xì)胞的分離,，用流式細(xì)胞儀，熒光顯微鏡細(xì)胞計(jì)數(shù)等,。

例如核孔膜用于薄層細(xì)胞學(xué)中的巴氏試驗(yàn),，可有效回收細(xì)胞。用于液基薄層細(xì)胞學(xué)檢查（TCT篩查）,，回收宮頸癌細(xì)胞,。It4ip 核孔膜用于眼部診斷細(xì)胞病理學(xué)，出色的細(xì)胞學(xué)制備,，無需背景染色,，只需少量液體樣本，對于眼液樣本有用,，例如眼房水,，玻璃體標(biāo)本以及角膜和結(jié)膜刮片等。

3、生命科學(xué)

包括細(xì)胞培養(yǎng),，細(xì)胞分離檢測等,。如極化動物細(xì)胞的培養(yǎng)，開發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)嵌入皿等,。也用于ICCP – 交互式細(xì)胞共培養(yǎng)板,，非常適合細(xì)胞間通訊研究、外泌體研究,、免疫學(xué)研究,、再生醫(yī)學(xué)研究、共培養(yǎng)研究和免疫染色研究,。

例如肺細(xì)胞和組織的培養(yǎng),，與海綿狀的膜不同，TRAKETCH 核孔膜不讓細(xì)胞進(jìn)入材料并粘附到孔里,，而是在平坦光滑的表面進(jìn)行生長,，不損害組織情況下，可以方便剝離組織用于檢查或者進(jìn)一步使用,，此原理有利于移植的皮膚細(xì)胞的培養(yǎng),。SABEU核孔膜還用于化妝品和醫(yī)藥行業(yè)，在徑跡蝕刻膜上進(jìn)行的皮膚模型實(shí)驗(yàn),。

插入皿.jpg