微孔濾膜分離技術(shù)是一種壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)，其核心組件是采用高分子有機(jī)材料 或無(wú)機(jī)材料制備的微孔濾膜。流體 ，在過(guò)濾上下游壓差力的作用下，經(jīng)過(guò)微孔濾膜的過(guò)濾，流體中粒徑大于膜孔徑的微粒會(huì)被微孔濾膜截留或吸附，下游則得到了較純凈的流體，從而達(dá)到了固液分離和固氣分離的效果。從世界范圍來(lái)看，普通如家庭生活、大型如工業(yè)生產(chǎn)、高端如科學(xué)研究，都在不同程度上應(yīng)用微孔濾濾膜分離技術(shù)。微孔濾膜和以其為核心材料制成的濾器在應(yīng)用端主要性能表現(xiàn)在以下方面: ①截留率; ②納污量; ③化學(xué)性兼容性; ④表面濕潤(rùn)程度; ⑤使用溫度范圍; ⑥機(jī)械強(qiáng)度; ⑦可清洗性; ⑧吸附性等。早在二戰(zhàn)期間，德國(guó)就開(kāi)始嘗試用孔徑約0.5μm的微孔濾膜檢測(cè)城市給水系統(tǒng)中的大腸桿菌。戰(zhàn)后，美、英等國(guó)深入開(kāi)展了濾膜技術(shù)的研究，并于1947年起各自相繼成立了濾膜的工業(yè)生產(chǎn)和研究機(jī)構(gòu)，其中包括了一些世界著名的微孔膜和濾器生產(chǎn)型企業(yè)，如MerkMillipore，Pall，3M等。近十幾年來(lái)，隨著各類型微孔濾膜和以其為核心材料制成的濾器的研制成功和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，該項(xiàng)類型產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)不僅在世界各國(guó)科研，各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用，而且也已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室研究和分析檢測(cè)領(lǐng)域中，具體應(yīng)用點(diǎn)包括了: 色譜分析、液體澄清/除菌/除病毒過(guò)濾、無(wú)菌通氣、微生物檢測(cè)和計(jì)數(shù)、蛋白和核酸檢測(cè)、環(huán)境空氣細(xì)顆粒監(jiān)測(cè)和醫(yī)療診斷試紙等。接下來(lái)，本文就微孔濾膜在國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室研究和分析檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行較為詳細(xì)的綜述。
1 微孔濾膜在色譜分析中的應(yīng)用
微孔濾膜及濾器在化學(xué)分析研究中具有十分廣泛的應(yīng)用。分析儀器諸如高效液相色譜、氣相色譜、凝膠色譜 、離子色譜以及電感耦合等離子體質(zhì)譜等在制樣時(shí)均需使用相關(guān)微濾產(chǎn)品去除樣品中的顆粒雜質(zhì)，防止管路、泵或分離柱等關(guān)鍵零部件的堵塞或損傷，延長(zhǎng)整機(jī)的使用壽命的同時(shí)并保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。以HPLC為例，其進(jìn)樣前需要使用 0.22μm 或 0.45 μm 的針式過(guò)濾器，配合針筒手工推注過(guò)濾樣品，去除不溶性的顆粒物。HPLC的流動(dòng)相在使用前也需要用 0.22μm 或 0.45μm 微孔濾膜配合玻璃抽濾瓶進(jìn)行真空抽濾去除顆粒，或者也可在HPLC上安裝在線過(guò)濾/脫氣裝置，微孔濾膜對(duì)流動(dòng)相過(guò)濾去除顆粒的同時(shí)還可以脫除分散其中的微小氣泡，減少基線波動(dòng)。
2 微孔濾膜在液體澄清/除菌/除支原體過(guò)濾中的應(yīng)用
在生化實(shí)驗(yàn)操作中，經(jīng)常需要對(duì)各種溶液進(jìn)行澄清處理。最常用的處理方式就是微孔膜過(guò)濾法。對(duì)于高顆粒物含量或者高粘度的溶液，為了減少濾材因堵塞而頻繁更換，可以選擇具有高納污量、低阻力的超細(xì)玻璃纖維濾紙進(jìn)行過(guò)濾，但需要注意的是下游可能會(huì)有纖維脫落。對(duì)于尺寸較小的細(xì)微顆粒 ，則需要采用精度更高的微濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)去除。使用的過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)溶液的特性，選擇合適材質(zhì)的進(jìn)行過(guò)濾。在經(jīng)高壓蒸汽滅菌、γ 輻照或EO熏蒸等方式滅菌后，微孔濾膜及濾器可被用于溶液的除菌過(guò)濾，特別是一些含有溫敏性物質(zhì)而無(wú)法采用高溫蒸汽滅菌的溶液。因而這種除菌方式又被成為“冷除菌”。生化實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的培養(yǎng)基、緩沖液、血清、蛋白溶液等都可以采用微孔濾器進(jìn)行 除 菌。 能夠通過(guò)107CFU/cm2缺陷短波單胞菌挑戰(zhàn)水平測(cè)試的微孔過(guò)濾器被認(rèn)為是“除菌級(jí)”，其孔徑等級(jí)被定義為 0.22μm 或 0.2μm。此外0.1μm孔徑等級(jí)的微孔濾膜被認(rèn)為是可以在一定程度上除支原體。美國(guó)Merckmillipore公司和美國(guó)Pall公司均先后推出了商品化的0.1μm除支原體過(guò)濾器，但這些產(chǎn)品都是基于自己的公司的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)際上除支原體過(guò)濾器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)尚屬空白。上述的應(yīng)用信息匯總見(jiàn)表 1。
3 微孔濾膜在無(wú)菌通氣( 氣體無(wú)菌過(guò)濾) 過(guò)程中的應(yīng)用
0.22μm孔徑等級(jí)的疏水聚四氟乙烯和疏水聚偏二氟乙烯微孔濾膜因其自身天然的強(qiáng)疏水性和良好的阻菌性能，被廣泛用于無(wú)菌通氣，如實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的微生物發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)、植物無(wú)土培養(yǎng)。微生物好氧發(fā)酵過(guò)程中需使用 Φ50mm 0.22μm疏水PTFE微孔濾膜制成的蝶式過(guò)濾器進(jìn)行無(wú)菌通氣。PTFE蝶式過(guò)濾器讓發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生代謝氣體從內(nèi)部經(jīng)膜孔排出發(fā)酵罐，同時(shí)外部空氣經(jīng)膜孔進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi)，而環(huán)境中的雜菌和灰塵則被濾膜阻擋在外，避免發(fā)酵罐內(nèi)感染雜菌。PTFE膜也可以應(yīng)用在細(xì)胞培養(yǎng)( 懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)) 。0.22μm PTFE微孔濾膜被焊接在細(xì)胞培養(yǎng)瓶的瓶蓋上，起到阻菌和換氣的作用。
