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IT4IP核孔膜(径迹蚀刻膜)原理、特点及应用
点击次数:483 更新时间:2024-05-21
 

IT4IP核孔膜(径迹蚀刻膜)原理、特点及应用

一、什么是核孔膜

核孔膜也称径迹蚀刻膜,轨道蚀刻膜,是用核反应堆中的热中子使铀235裂变,裂变产生的碎片穿透有机高分塑料薄膜,在裂变碎片经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。这通道经氧化后,用适当的化学试剂蚀刻,即可把薄膜上的通道变成圆柱状微孔。控制核反应堆的辐照条件和蚀刻条件,就可以得到不同孔密度和孔径的核孔膜。

核孔膜的材料为各种绝缘固体薄膜,常用的有聚碳酸酯(PC),聚酯(PET),聚酰亚胺(PI),聚偏氟乙烯(PVDF)等,聚碳酸酯目前是使用最多的材料,蚀刻灵敏度高,蚀刻速度大,可制作小孔径的核孔膜,最小孔径达0.01μm. 例如比利时it4ip 核孔膜的孔径为0.01-30μm核孔膜,且具备生产聚酰亚胺的核孔膜的技术。德国SABEU 能够生产可供医疗用的孔径为0.08-20μm聚碳酸酯,聚酯和PTFE材质的核孔膜。

核孔膜几何形状规则,孔径均匀,基本是圆柱形的直通孔,过滤时大于孔径的微粒被截留在滤膜表面,是电介质薄膜,就不存在滤膜本身对滤液的污染,是精密过滤和筛分粒子的理想工具。核孔膜的机械强度高,柔韧性好,能忍受反复洗涤,因此可以多次重复使用。


二、核孔膜的基本参数

核孔膜的孔径大小,孔长(膜厚度),孔密度是基本参数。孔径大小由蚀刻时间决定,通过控制化学蚀刻时间,可获得特定孔径的核孔膜。固定蚀刻过程中可获得精确且具有狭窄孔径分布的核孔膜,可提供精确的过滤值,能够在过滤过程中高效准确的排除颗粒,适合严格的过滤操作,例如用于合成纳米或微米物质的模板,用于癌细胞过滤分离等。

孔密度等于垂直照射在单位面积薄膜上的重离子数目,控制重离子流量,可获得特定孔密度的核孔膜。通过调节光束,可获得从每平方厘米1000个孔到每平方厘米1E+09个孔的孔密度。常用孔隙度表示孔密度的大小,孔隙度是指微孔总面积与微孔分布面积的比值, 如果孔密度过大,重孔率会显著增大,会破坏孔径的单一性,孔隙率一般是小于10%,it4ip 可提供孔隙度40%左右的IT4IP核孔膜

核孔膜的长度或核孔膜的厚度与材料种类、重离子核素种类和能量有关,用裂变碎片制作的核孔膜厚度等于或小于10μm,采用重离子加速器产生的重离子能量较高,可制作较厚的核孔膜。厚度大,机械强度较大,液体和气体通过核孔膜的速度也变小。

通过选择孔径,孔密度和过滤膜厚度,可生产具有特定水和空气流速的核孔膜。

 

除以上基本参数外,空隙排列也是核孔膜的重要参数,除垂直90度孔,还有多角度孔,例如平行倾斜孔,交叉正负45度。例如用+45°/-45°孔的径迹蚀刻膜过滤器合成3D互连纳米线网络的模板。

 

三、核孔膜与纤维素膜的比较

实验室和工业上使用的微孔膜种类繁多,常用的是曲孔膜,又称化学膜或纤维素膜,这些膜的微孔结构不规则,与塑料泡沫类似,实际孔径比较分散,而核孔膜标称孔径与实际孔径相同,孔径分布窄,可用于精确的过滤。

核孔膜与纤维素膜有很大区别,核孔膜在许多方面比纤维素膜好,主要优点有:

w 截留特性好。核孔膜的孔径形状规则,大小均一,能精确截留大于孔径的颗粒,把大于孔径的粒子截留在滤膜表面进行分离。而混合纤维素酯滤膜的孔径在平均值周围分散大,故截留性就差。

w 核孔膜透明,表面平整,光滑。这样的膜有利于收集并借助光学显微镜进行粒子分析,对微生物观察可直接在膜表面染色而膜本身不被染色,有利于荧光分析。

w 过滤速度大。核孔膜虽孔隙率低,但厚度薄,混合纤维素酯膜虽空隙率高,但厚度厚,又通道弯弯曲曲,大小不匀的迷宫式的,其过滤速度是不及核孔膜。

w 机械强度高,柔性好。 聚碳酸酯和聚酯核孔膜的抗拉强度大于200㎏/㎝2,混合纤维素酯滤膜远不及核孔膜柔性好。

w 化学稳定性好。核孔膜可以耐酸和绝大部分有机溶剂的浸蚀,其化学稳定性比混合纤维素酯膜好。

w 热稳定性好:核孔膜可经受140 ℃高温,而不影响其性能,故可反复进行热压消毒而不破裂和变形,混合纤维素膜耐120℃。低温对核孔膜性能也无明显影响。

w 生物学特性好:核孔膜即不抑菌,也不杀菌,也不受微生物侵蚀,借助适当的培养基,细菌和细胞可直接生长在滤膜上,可长期在潮湿条件下工作,而混合纤维素酯不行。

w 核孔膜没有粒子,纤维等脱落,不会象其它滤纸一样污染滤液。可制成憎水膜(用于大气污染监测等)亲水膜等。

w 自重轻,重量一致性好,吸水性低,灰份少,膜不易受潮变质,而混合纤维素膜则易受湿变质。


四、核孔膜的应用

核孔膜具有精确和均匀的孔径,是精确保留小颗粒的理想选择,可应用于过滤技术,实验室分析,医疗,制药,化学、食品,细胞生物学,微生物学,纳米技术及汽车电子等领域。

 1、气体液体过滤

核孔膜能过滤液体和气体中的固态物质,如细菌、病毒等颗粒状的杂质,用于空气净化、超纯气体或试剂制备,医学过滤及消毒。例如IT4IPSABEU 核孔膜用于军团菌检测。食品、饮料、化妆品中细菌的回收。

用于生命科学和医疗环境中的无菌排气,既能保护实验室环境免受微生物的侵害,也要保护活的微生物免受外部污染,确保无微生物通过与医疗设备的接触进入患者体内,通向外部的开口的配备无菌空气过滤器,能够保护环境受潜在污染。IT4IPTRAKETCH微孔过滤膜提供了可靠的屏障,符合 USP Class VI 的生物相容性,适合多种灭菌环境,平坦光滑的表面还会使液体形成液滴并从膜上流出,从而使膜保持干燥,确保无菌空气排放。

病人和医疗设备的保护:用于保护病人和医疗设备的一次性用品,例如通风口,听力设备,传感器保护器和静脉输液器,IT4IPTRAKETCH 微孔过滤膜具有精确的孔适用于无菌通气和USP 等级的毒性测试,符合FDA 标准具有生物兼容性,具有超洁净、不脱落,可提取等特点。

液体药物的过滤:注射剂中不能含有大于3.5μm的固体颗粒,核孔膜能够保证注射剂高质量的过滤。核孔膜能够防止颗粒或细菌进入人体,SABEU制造的无PFOA核孔膜尤没有纤维脱落适合用于输液和药物输送系统。

 

2、医疗诊断领域

用于宫颈癌细胞的回收,循环细胞的分离,用流式细胞仪,荧光显微镜细胞计数等。

例如核孔膜用于薄层细胞学中的巴氏试验,可有效回收细胞。用于液基薄层细胞学检查(TCT筛查),回收宫颈癌细胞。It4ip 核孔膜用于眼部诊断细胞病理学,出色的细胞学制备,无需背景染色,只需少量液体样本,对于眼液样本有用,例如眼房水,玻璃体标本以及角膜和结膜刮片等。

 

3、生命科学

包括细胞培养,细胞分离检测等。如极化动物细胞的培养,开发细胞培养嵌入皿等。也用于ICCP – 交互式细胞共培养板,非常适合细胞间通讯研究、外泌体研究、免疫学研究、再生医学研究、共培养研究和免疫染色研究。

例如肺细胞和组织的培养,与海绵状的膜不同,IT4IPTRAKETCH 核孔膜不让细胞进入材料并粘附到孔里,而是在平坦光滑的表面进行生长,不损害组织情况下,可以方便剥离组织用于检查或者进一步使用,此原理有利于移植的皮肤细胞的培养。IT4IPSABEU核孔膜还用于化妆品和医药行业,在径迹蚀刻膜上进行的皮肤模型实验。


 
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