IT4IP核孔膜（徑跡蝕刻膜）原理、特點及應用

一、什么是核孔膜

核孔膜也稱徑跡蝕刻膜，軌道蝕刻膜，是用核反應堆中的熱中子使鈾235裂變，裂變產生的碎片穿透有機高分塑料薄膜，在裂變碎片經過的路徑上留下一條狹窄的輻照損傷通道。這通道經氧化后，用適當的化學試劑蝕刻，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，且具備生產聚酰亞胺的核孔膜的技術。德國SABEU 能夠生產可供醫療用的孔徑為0.08-20μm聚碳酸酯，聚酯和PTFE材質的核孔膜。

核孔膜幾何形狀規則，孔徑均勻，基本是圓柱形的直通孔，過濾時大于孔徑的微粒被截留在濾膜表面，是電介質薄膜，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（膜厚度），孔密度是基本參數。孔徑大小由蝕刻時間決定，通過控制化學蝕刻時間，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確的排除顆粒，適合嚴格的過濾操作，例如用于合成納米或微米物質的模板，用于癌細胞過濾分離等。

孔密度等于垂直照射在單位面積薄膜上的重離子數目，控制重離子流量，可獲得特定孔密度的核孔膜。通過調節光束，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IT4IP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，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°孔的徑跡蝕刻膜過濾器合成3D互連納米線網絡的模板。

三、核孔膜與纖維素膜的比較

實驗室和工業上使用的微孔膜種類繁多，常用的是曲孔膜，又稱化學膜或纖維素膜，這些膜的微孔結構不規則，與塑料泡沫類似，實際孔徑比較分散，而核孔膜標稱孔徑與實際孔徑相同，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別，核孔膜在許多方面比纖維素膜好，主要優點有：

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顯微鏡進行粒子分析，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，其化學穩定性比混合纖維素酯膜好。

w 熱穩定性好：核孔膜可經受140 ℃高溫，而不影響其性能，故可反復進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，而混合纖維素膜則易受濕變質。

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，可應用于過濾技術，實驗室分析，醫療，制藥，化學、食品，細胞生物學，微生物學，納米技術及汽車電子等領域。

 1、氣體液體過濾

核孔膜能過濾液體和氣體中的固態物質，如細菌、病毒等顆粒狀的雜質，用于空氣凈化、超純氣體或試劑制備，醫學過濾及消毒。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。

用于生命科學和醫療環境中的無菌排氣，既能保護實驗室環境免受微生物的侵害，也要保護活的微生物免受外部污染，確保無微生物通過與醫療設備的接觸進入患者體內，通向外部的開口的配備無菌空氣過濾器，能夠保護環境受潛在污染。IT4IPTRAKETCH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，例如通風口，聽力設備，傳感器保護器和靜脈輸液器，IT4IPTRAKETCH 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 標準具有生物兼容性，具有超潔凈、不脫落，可提取等特點。

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量的過濾。核孔膜能夠防止顆粒或細菌進入人體，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。

2、醫療診斷領域

用于宮頸癌細胞的回收，循環細胞的分離，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中的巴氏試驗，可有效回收細胞。用于液基薄層細胞學檢查（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，出色的細胞學制備，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，玻璃體標本以及角膜和結膜刮片等。

3、生命科學

包括細胞培養，細胞分離檢測等。如極化動物細胞的培養，開發細胞培養嵌入皿等。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、免疫學研究、再生醫學研究、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 核孔膜不讓細胞進入材料并粘附到孔里，而是在平坦光滑的表面進行生長，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，在徑跡蝕刻膜上進行的皮膚模型實驗。