IT4IP核孔膜（徑跡蝕刻膜）原理、特點(diǎn)及應用

一、什么是核孔膜

核孔膜也稱(chēng)徑跡蝕刻膜，軌道蝕刻膜，是用核反應堆中的熱中子使鈾235裂變，裂變產(chǎn)生的碎片穿透有機高分塑料薄膜，在裂變碎片經(jīng)過(guò)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，用適當的化學(xué)試劑蝕刻，即可把薄膜上的通道變成圓柱狀微孔?？刂坪朔磻训妮椪諚l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0.01μm. 例如比利時(shí)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。

核孔膜幾何形狀規則，孔徑均勻，基本是圓柱形的直通孔，過(guò)濾時(shí)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(guò)濾和篩分粒子的理想工具。核孔膜的機械強度高，柔韌性好，能忍受反復洗滌，因此可以多次重復使用。

二、核孔膜的基本參數

核孔膜的孔徑大小，孔長(cháng)（膜厚度），孔密度是基本參數?？讖酱笮∮晌g刻時(shí)間決定，通過(guò)控制化學(xué)蝕刻時(shí)間，可獲得特定孔徑的核孔膜。固定蝕刻過(guò)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(guò)濾值，能夠在過(guò)濾過(guò)程中高效準確的排除顆粒，適合嚴格的過(guò)濾操作，例如用于合成納米或微米物質(zhì)的模板，用于癌細胞過(guò)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目，控制重離子流量，可獲得特定孔密度的核孔膜。通過(guò)調節光束，可獲得從每平方厘米1000個(gè)孔到每平方厘米1E+09個(gè)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(guò)大，重孔率會(huì )顯著(zhù)增大，會(huì )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IT4IP核孔膜。

核孔膜的長(cháng)度或核孔膜的厚度與材料種類(lèi)、重離子核素種類(lèi)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，機械強度較大，液體和氣體通過(guò)核孔膜的速度也變小。

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

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

三、核孔膜與纖維素膜的比較

實(shí)驗室和工業(yè)上使用的微孔膜種類(lèi)繁多，常用的是曲孔膜，又稱(chēng)化學(xué)膜或纖維素膜，這些膜的微孔結構不規則，與塑料泡沫類(lèi)似，實(shí)際孔徑比較分散，而核孔膜標稱(chēng)孔徑與實(shí)際孔徑相同，孔徑分布窄，可用于精確的過(guò)濾。

核孔膜與纖維素膜有很大區別，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?chē)稚⒋?，故截留性就差?/p>

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(guān)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(guò)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(guò)濾速度是不及核孔膜。

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

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

w 熱穩定性好：核孔膜可經(jīng)受140 ℃高溫，而不影響其性能，故可反復進(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(wú)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，借助適當的培養基，細菌和細胞可直接生長(cháng)在濾膜上，可長(cháng)期在潮濕條件下工作，而混合纖維素酯不行。

w 核孔膜沒(méi)有粒子，纖維等脫落，不會(huì )象其它濾紙一樣污染濾液?？芍瞥稍魉ぃㄓ糜诖髿馕廴颈O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，可應用于過(guò)濾技術(shù)，實(shí)驗室分析，醫療，制藥，化學(xué)、食品，細胞生物學(xué)，微生物學(xué)，納米技術(shù)及汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

 1、氣體液體過(guò)濾

核孔膜能過(guò)濾液體和氣體中的固態(tài)物質(zhì)，如細菌、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，醫學(xué)過(guò)濾及消毒。例如IT4IPSABEU 核孔膜用于軍團菌檢測。食品、飲料、化妝品中細菌的回收。

用于生命科學(xué)和醫療環(huán)境中的無(wú)菌排氣，既能保護實(shí)驗室環(huán)境免受微生物的侵害，也要保護活的微生物免受外部污染，確保無(wú)微生物通過(guò)與醫療設備的接觸進(jìn)入患者體內，通向外部的開(kāi)口的配備無(wú)菌空氣過(guò)濾器，能夠保護環(huán)境受潛在污染。IT4IPTRAKETCH微孔過(guò)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(huì )使液體形成液滴并從膜上流出，從而使膜保持干燥，確保無(wú)菌空氣排放。

病人和醫療設備的保護：用于保護病人和醫療設備的一次性用品，例如通風(fēng)口，聽(tīng)力設備，傳感器保護器和靜脈輸液器，IT4IPTRAKETCH 微孔過(guò)濾膜具有精確的孔適用于無(wú)菌通氣和USP 等級的毒性測試，符合FDA 標準具有生物兼容性，具有超潔凈、不脫落，可提取等特點(diǎn)。

液體藥物的過(guò)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(guò)濾。核孔膜能夠防止顆?；蚣毦M(jìn)入人體，SABEU制造的無(wú)PFOA核孔膜尤沒(méi)有纖維脫落適合用于輸液和藥物輸送系統。

2、醫療診斷領(lǐng)域

用于宮頸癌細胞的回收，循環(huán)細胞的分離，用流式細胞儀，熒光顯微鏡細胞計數等。

例如核孔膜用于薄層細胞學(xué)中的巴氏試驗，可有效回收細胞。用于液基薄層細胞學(xué)檢查（TCT篩查），回收宮頸癌細胞。It4ip 核孔膜用于眼部診斷細胞病理學(xué)，出色的細胞學(xué)制備，無(wú)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，玻璃體標本以及角膜和結膜刮片等。

3、生命科學(xué)

包括細胞培養，細胞分離檢測等。如極化動(dòng)物細胞的培養，開(kāi)發(fā)細胞培養嵌入皿等。也用于ICCP – 交互式細胞共培養板，非常適合細胞間通訊研究、外泌體研究、免疫學(xué)研究、再生醫學(xué)研究、共培養研究和免疫染色研究。

例如肺細胞和組織的培養，與海綿狀的膜不同，IT4IPTRAKETCH 核孔膜不讓細胞進(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(cháng)，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胞的培養。IT4IPSABEU核孔膜還用于化妝品和醫藥行業(yè)，在徑跡蝕刻膜上進(jìn)行的皮膚模型實(shí)驗。