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。