Про трекову мембрану

В основі роботи нашої продукції лежить технологія фільтрації через трекову мембрану.

Трекова мембрана, один з різновидів фільтрів, що проводять очищення за допомогою мембранних процесів, одержала свою назву за способом виготовлення. Полімерна плівка обробляється потоком високоенергетичних частинок, які, ушкоджуючи заготівлю (її прийнято називати "матрицею"), утворюють слід, мовою фізиків - "трек".

Донедавна найбільш поширені були мембрани на основі целюлози та її похідних, полісульфону, полівінілфториду та інші мембрани, що мають сітчасту, досить хаотичну структуру пір. Розкид діаметра пір таких мембран досягає 50 відсотків від номінального значення. Тому особливий інтерес викликає розробка мембран, що володіють рекордно малим розкидом розмірів пір і, як наслідок, високою селективністю.

Більше 20 років тому на підприємствах Мінатома Росії навчилися виготовляти новий тип мікрофільтраційного матеріалу, який з точки зору науки про фільтрацію є ідеальним для очищення рідин та газів від мікродомішок (пилу, суспензії, бактерій тощо). Дослідження проводили в Об'єднаному інституті ядерних досліджень (м. Дубна) під керівництвом академіка Г.М.Флерова. У наступні роки виробництво трекових мембран було створено у Фізико-енергетичному інституті імені А.А. І. Лейпунського (м. Обнінськ).

В даний час компанією «РЕАТРЕК-Фільтр» ведуться роботи з удосконалення внутрішньої порової структури трекових мембран та хімічного модифікування поверхні трекових мембран для надання їм гідрофобних, гідрофільних, іонселективних та бактерицидних властивостей.

В основі отримання трекової мембрани лежить процес опромінення тонкої полімерної плівки високоенергетичними зарядженими частинками з подальшим протруюванням їх слідів у плівці (треків) до утворення наскрізних однорідних пір.

Трекова мембрана – це тонка полімерна плівка завтовшки близько 10 мікрон, на поверхні якої на кожному квадратному сантиметрі знаходяться сотні мільйонів пір (отворів) одного діаметра 0,2; 0,4; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5, 4,0, 5,0 мікрон (залежно від типу мембрани), що забезпечує гарантовану якість фільтрації.

У трекових мембран всі пори є каліброваними. Жоден інший матеріал для мікрофільтрації не має такої властивості. Як приклад, на малюнку наведено електронно-мікроскопічні знімки різних типів мембран: волокнистих, сітчастих та трекових. Легко помітити суттєву відмінність та перевагу трекових мембран.

Фактично для трекових мембран характерний ситовий механізм затримання мікрочастинок. Саме тому трекові мембрани використовуються як еталонний тест при визначенні селективності інших типів фільтрів. Трекові мембрани (ТМ) характеризуються виключно малою дисперсією пір за розмірами (5-10%), високою селективністю та продуктивністю, мають низьку адсорбційну здатність по відношенню до вірусів, клітин, біополімерів, практично не містять компонентів, здатних мігрувати у фільтрат. Процес фільтрації протікає на поверхні трекової мембрани і розміри пір не змінюються в процесі фільтрації.

мембрани, Що Випускаються, з діаметром пор 0.2 - 5.0 мкм виготовляються з полікарбонату або поліетилентерефталату (лавсана), а також на основі будь-якого полімерного плівкового матеріалу.Вони стійкі до мікробіологічної атаки, геометрія їх пористої структури не змінюється від pH або іонної сили середовища, що фільтрується, їх термо- і хімічна стабільність дозволяє піддавати мембрани будь-яким загальноприйнятим методам теплової і хімічної стерилізації. Останнє надзвичайно важливе для мембранних процесів у біотехнології та при фільтрації води з бактеріальними забрудненнями. Трекові мембрани зберігаються в сухому вигляді тривалий час без будь-якої зміни їх властивостей, прості в користуванні, легко регенеруються і тому можуть бути використані багаторазово.

Трекова мембрана має багато застосувань. Поряд з фільтрацією води та проведенням санітарно-паразитологічних досліджень, трекові мембрани застосовуються в мікроелектроніці, біо- та нанотехнологіях (наприклад, як засоби доставки медичних препаратів), медицині, фармацевтичній, харчовій та парфумерній промисловості, екології, побуті та ін.

З застосувань у медицині відомі процедура лікувального плазмаферезу крові за допомогою трекових мембран, в якій кров надійно поділяється на плазму та великоклітинні елементи, очищення ампульованих ін'єкційних ліків від осколків скла та мікрозабруднень.

Використання трекових мембран для очищення води є одним із найперспективніших напрямів забезпечення екологічної безпеки населення. Проблема із шкідливим бактеріальним «супом», що накопичується на поверхні мембрани при фільтрації сильно забрудненої води, також вирішується. Оскільки поверхня трекової мембрани є гладкою (дзеркальною), наліт змивається з її поверхні при регенерації. Кишкова паличка, сальмонела, холерний вібріон, штам чуми відфільтровуються на таких мембранах повністю.

Крім бактерій, трекова мембрана затримує на поверхні всі механічні частинки, органічні грязі, важкі метали та інші домішки, що містяться у воді, розмірами понад 0,2 мкм (0,0002 мм), за рахунок як розмірного фактора, так і активних властивостей поверхні мембрани.

Варто зазначити, що в Росії та за кордоном є думки, що вода, що пройшла через трекову мембрану, є структурованою. Тобто вода, очищена за допомогою фільтрів на трековій мембрані, виходить не лише чистою, а й корисною для здоров'я людини.

Трекова мембрана потенційно має величезне застосування, це продукт майбутнього, який можна використовувати вже зараз, замовивши на нашому сайті фільтри для очищення води на основі цієї унікальної технології.

Повне або часткове копіювання будь-яких матеріалів сайту дозволено лише
із зазначенням активного, індексованого посилання на першоджерело – сайт reatrack.ru.

ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТРЕКОВИХ МЕМБРАН Текст наукової статті зі спеціальності «Нанотехнології»

Анотація наукової статті з нанотехнологій, автор наукової роботи - Степаненко О. В., Степаненко О. В., Заболотна О. В.

У цій статті розглянуто можливість застосування трекових мембран у мембранному плазмаферезі. Проведено аналіз методу отримання трекових мембран та виявлено ефективність їх використання.

Схожі теми наукових праць з нанотехнологій, автор наукової роботи - Степаненко О. В., Степаненко О. В., Заболотна О. В.

Плазмове наноструктурування поверхні трекових мембран для хірургічного лікування рефрактерної глаукоми

EFFICIENCY OF USING TRACK MEMBRANES

Ця стаття дискусія про можливість використання меблевих дисків в мембранних пластах. Analysis of the method of obtaining track membranes is carried out and the effectiveness of their use is revealed

Текст наукової роботи на тему «ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТРЕКОВИХ МЕМБРАН»

Степаненко О.В., Степаненко О.В., Заболотна О.В. ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТРЕКОВИХ МЕМБРАН

Степаненко Ангеліна Володимирівна, студентка 3 курс бакалаврату факультету цифрових технологій та хімічного інжинірингу; e-mail: [email protected]

Степаненко Олена Володимирівна, студентка 3 курс бакалаврату факультету цифрових технологій та хімічного інжинірингу;

Заболотна Олена, аспірант 3 роки навчання факультету цифрових технологій та хімічного інжинірингу кафедри логістики та економічної інформатики.

Російський хіміко-технологічний університет ім. І. Менделєєва, Москва, Росія 125047, Москва, Міуська пл., буд. 9

У цій статті розглянуто можливість застосування трекових мембран у мембранному плазмаферезі. Проведено аналіз методу отримання трекових мембран та виявлено ефективність їх використання. Ключові слова: мембранні технології, трекові мембрани, плазмафільтр, мембранний плазмаферез.

EFFICIENCY OF USING TRACK MEMBRANES

Степаненко Angelina Vladimirovna, Степаненко Elena Vladimirovna, Заболотна Е. Д. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia, 125047, Miusskaya 9

Це article discusses posibility of using track membranes in membrane plasmapheresis. Analysis of the metody of obtaining track membranes is carried out and the effectiveness of their use is revealed.Keywords: мембранні технології, track, plasma filter, membrane plasmapheresis.

Трекова мембрана - це тонка кристалічна плівка з поліетилентерефталату товщиною 10-20 мкм із порами діаметром близько 0,4 мкм. Наявність у мембрані пір такого діаметру дозволяє вільно проходити через неї всім компонентам рідкої частини крові та затримувати на ній усі формені елементи. Пориста структура трекових мембран а) поверхня

формується шляхом бомбардування тонкої лавсанової плівки іонами інертних газів, розігнаними в промисловому прискорювачі, у результаті утворюються наскрізні отвори заданого однакового діаметра. На малюнку 1 зображено структуру такої мембрани.

Мал. 1. Зображення поверхні(а) та скола(б) трекової мембрани [1]

Трекова мембрана - це плівка, в якій створена система наскрізних пір. Для наочності розглянемо невеликий експеримент. Візьмемо вихідну плівку, в яку загортають букети квітів, помістимо поверх паперу та проведемо лінію звичайним маркером. Папір залишиться чистим. Якщо повторити досвід із мембраною, то чорнило з маркера залишать смугу і на папері [2].

Трекові мембрани досить широко поширені та застосовуються в таких сферах як:

1. Фільтрування різних рідин та газів;

2. Фільтрація крові у мембранному плазмаферезі;

3. Фільтрування питної води;

4. В електронній промисловості, а саме у процедурі тонкого очищення повітря;

5. У виробництві лікарських засобів;

6. У харчовій промисловості при отриманні ферментних препаратів;

За всіх високих технологій, що лежать в основі трекової мембрани, фільтр на її основі є аналогом ліпідної мембрани живої клітини організму. На малюнку 2 представлений схематичний процес одержання трекових мембран.Спершу проводиться обробка плівки восьми зарядженими іонами аргону. Вони надходять у прискорювач. Енергія прискорених іонів становить 2,4МеВ/нуклон, що вдвічі менше за поріг виникнення наведеної радіації. Управління потоком іонів здійснюється за допомогою електромагніту. У тих місцях, де пройшло ядро ​​аргону, залишилися сліди.

звідки і пішла назва мембрани) з деструкцією матеріалу, і при травленні там формуються абсолютно круглі однакові пори, розмір яких залежить від концентрації лужного розчину та часу експозиції. Оброблена іонами аргону та опромінена ультрафіолетом плівка проходить кілька ванн: ванну з концентрованим розчином лугу, ванни з оцтовою кислотою, для нейтралізації лугу, та ванни для промивання [3]. Промита плівка обдувається повітрям і намотується у рулони. Спочатку вирізаються формені заготовки з мембрани, сітки, вона має шестигранну форму осередків, та поліетиленових рамок. Далі вони по черзі складаються і запікаються у печі, утворюючи майже готовий апарат. Далі його корпусують і встановлюють різнокольорові заглушки: червона-вхід крові, біла-вихід плазми, синя-вихід крові.

мембрана з капілярними порами

Мал. 2. Схема процесу одержання трекових мембран [4]

У трекових мембран всі пори є каліброваними. Жоден інший матеріал для мікрофільтрації не має такої властивості. Їх характерний ситовий механізм затримання мікрочастинок. Саме тому трекові мембрани використовуються як еталонний тест при визначенні селективності інших типів фільтрів.Мають вузький розподіл пор за розмірами, порівняно з анізотропними, високою селективністю продуктивністю та міцністю, хімічною стійкістю, стабільністю

механічних властивостей у широкому діапазоні температур, мають низьку адсорбційну здатність по відношенню до вірусів [5]. Однак вони характеризуються низькими фізико-механічними властивостями, помірною хімічною стійкістю та поганою термостійкістю (до 120 ° С). Це не дозволяє використовувати їх як матрицю для створення радіаційно-захисних композитів, у тому числі для космічної промисловості [6]. Процес фільтрації протікає на поверхні трекової мембрани, і розміри пір у процесі фільтрації не змінюються [7].

Унікальність трекових мембран як фільтруючого матеріалу:

1. Правильна геометрія пір;

2. Можливість контролювати кількість пір на одиницю поверхні;

2. Надзвичайно мала дисперсія пір за розмірами (25%);

3. Висока селективність;

4. Біологічна інертність;

5. Радіаційної безпеки;

6. Низький рівень дефектності.

Трекові мембрани зберігаються в сухому вигляді відносно тривалий час без будь-якої зміни їх властивостей, прості у використанні, легко регенеруються, а тому можуть використовуватися багаторазово.

Вони стійкі до мікробіологічного впливу, геометрія їх пористої структури не змінюється від рН або іонної сили середовища, що фільтрується, їх термічна і хімічна стабільність дозволяє піддавати мембрани будь-яким методам термічної і хімічної стерилізації. Останнє надзвичайно важливе для мембранних процесів у біотехнології та при фільтрації води з бактеріальним забрудненням.

Варто зазначити, що в Росії та за кордоном існують думки, що вода, яка проходить через колійну мембрану, структурована.Тобто вода, очищена з допомогою фільтрів на трековій мембрані, як чиста, а й корисна здоров'ю людини [8].

Як відомо, трекові мембрани виготовляються виключно плоскими, і вони є абсолютно сумісними з кров'ю. Клінічний досвід доводить ефективність застосування еферентної терапії при гострих та хронічних захворюваннях. Найчастіше застосовується плазмаферез, причому серед його методів – мембранний плазмаферез, який є не лише найфізіологічнішим, а й безпечним, доступним та відносно дешевим. Метою мембранного плазмаферезу є кількісна та якісна зміна клітинного, білкового, водно-електролітного, ферментативного та газового складу крові. Плазмаферез відноситься до методів інтенсивної терапії. Використання трекових мембран дозволяє проводити плазмаферез за допомогою лише одноразового стерильного апарату та системи для переливання.

Основу плазмафільтра для мембранного плазмаферезу становить трекова мембрана -тонка кристалічна плівка з

поліетилентерефталату завтовшки 10-23 мкм з порами діаметром близько 0,4 мкм. Наявність у мембрані пір такого діаметру дозволяє вільно проходити через неї всім компонентам рідкої частини крові та затримувати на ній усі формені елементи. На основі трекових мембран створено касетний плазмофільтр "Роса", представлений на малюнку 3.

Мал. 3. Плазмафільтр «Роса» [9]

Найбільш широко використовується апарат для мембранного плазмаферезу АМПЛД-ТТ

"ГЕМОФЕНІКС", що випускається російською компанією "ТРЕКПОР Технолоджі".Використовуючи апарат ГЕМОФЕНІКС, можна проводити забір плазми у донорів, тим більше, що в цих умовах кращою є одноголкова сполука, яка захищає пацієнта від інфікування та підвищує безпеку процедури в цілому, а також мінімально травмує вени. Отримання необхідного обсягу плазми відбувається досить швидко, а якість плазми, що отримується, відповідає всім вимогам служби крові. Рухливість апарату дозволяє отримувати аутоплазму в умовах хірургічних відділень або безпосередньо під час операцій у відділеннях інтенсивної терапії. Крім того, можна отримати більш концентровану плазму з вмістом до 90% у фільтраті порівняно з 70% у нормальні умови, що дуже важливо при лікуванні тяжкохворих пацієнтів. З допомогою апарату " ГЕМОФЕНИКС " можна проводити безперервну плазмосорбцію і навіть звичайну гемосорбцію, тобто. цей прилад, за всієї своєї простоти, може замінити цілий комплекс устаткування забезпечення будь-яких завдань эфферентной терапії.

В даний час для мікро- та ультрафільтрації застосовуються в основному імпортні мембранні матеріали, висока вартість яких обмежує їх широке використання. Трекові мембрани в останні роки знаходять все більш різноманітне застосування для очищення природних вод та аналізу забруднень навколишнього середовища, очищення рідин та газів. Необхідно відзначити застосування ТМ для створення

чистих лабораторних та виробничих приміщень. Завдяки особливостям пористої структури трекові мембрани мають найменший, порівняно з мембранами інших типів, газодинамічний опір в умовах дифузійного режиму перенесення газу. ТМ успішно служать для очищення білків та вірусів, лікарських препаратів, виробництва антивірусних вакцин.Одна з важливих областей застосування трекових мембран - їх використання для отримання шаблонних металевих та діелектричних наноструктур.

1. https://reatrack.ru/atm/details/ (дата звернення 24.05.2020)

2. Воїнов В. А. Мембранний плазмаферез.

3. Воїнов В. А. Еферентна терапія. Мембранний плазмаферез // СПб.

4. V.V. Shirkova, S.P. (https://doi.org/10.1016/S1350-4487(97)00186-8)

5. Акіменко С. Н. та ін. Властивості трекових мембран на основі поліетиленнафталату / / ВІНІТІ.

6. М. Кутузау, А. Козловскій, Д. Боргеков, І. Кенжина, М. Здоровет, А. Чернік, О. Алісенок, А. Схумская, Е. Каніюков Оптимізація ПЕТ ion-track membranes parameters Mater. , 7 (2019), pp. 10.1016/j.matpr.2018.12.086 (https://doi.org/10.1016/imatpr.2018.12.086)

7. Світцов А. А. Введення в мембранну технологію 2007 року.

8. https://kt-819.livejournal.com/47401.html (дата звернення 24.05.2020)

9. Трущенко А. М., Авдашова Л. П., Пушкарева І. Н. Заготівля компонентів крові методами плазмоцитаферезу в 1477 р. військово-морському клінічному госпіталі з 2009 по 2011 рр. // Здоров'я. .47. - №.