一、什么是微孔濾膜
膜分離過(guò)程是利用薄膜分離混合物的一種方法。薄膜作為兩相之間的選擇通過(guò)性相，可使兩相的某一種或多種組分透過(guò)膜，截留其他組分，從而實(shí)現(xiàn)不同組分之間的分離，達(dá)到分離、濃縮和純化的目的，它主要利用流體壓力差為推動(dòng)力的篩分分離過(guò)程。微孔過(guò)濾、反滲透、納濾、超濾均屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。
微孔分離過(guò)程是在流體壓力差的作用下，利用膜對(duì)被分離組分的尺寸選擇性，將膜孔能截留的微粒及大分子溶質(zhì)截留，而使模孔不能截留的粒子或小分子溶質(zhì)透過(guò)膜。
微孔濾膜操作有死端過(guò)濾(垂直流過(guò)濾)和錯(cuò)流過(guò)濾(切線流過(guò)濾)。死端過(guò)濾主要用于固體含量較小的流體和一般處理規(guī)模，膜大多數(shù)被制成一次性的。分析常用的過(guò)濾流動(dòng)相和一次性注射式的過(guò)濾膜就是死端過(guò)濾。
二、微孔濾過(guò)濾原理
微孔濾膜的過(guò)濾機(jī)理主要為截留作用。截留作用可以分為以下幾種：機(jī)械截留、吸附截留、架橋截留、在膜內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)中截留。
1、機(jī)械截留：即篩分作用。指膜具有截留比其孔徑大或其孔徑相當(dāng)?shù)奈⒘５入s質(zhì)的作用。
2、物理作用或吸附截留作用：除了考慮篩分作用，還要考慮其他因素的影響，其中包括吸附和電性能的影響。
3、架橋作用：在孔的入口處，微粒因?yàn)榧軜蜃饔靡餐瑯涌杀唤亓簟?/p>
4、網(wǎng)絡(luò)型膜的網(wǎng)絡(luò)截留作用。這種截留是將微粒截留在膜的內(nèi)部，而不是膜的表面。
從上可見(jiàn)，篩分作用很重要，微粒等雜質(zhì)與孔壁之間的相互作用有時(shí)較孔徑大小顯得更為重要。
微孔過(guò)濾主要應(yīng)用于分離大分子、膠體粒子、蛋白質(zhì)以及其他微粒，他們的分離機(jī)理是根據(jù)分子或微粒的物理化學(xué)性能、所使用的膜的物理化學(xué)性能和他們之間的相互作用(如大小、形狀、電性能)不同而實(shí)現(xiàn)分離。
微孔過(guò)濾的過(guò)程一般有三個(gè)階段：
1、初始階段：比膜孔徑大的粒子被截留在膜的表面，比膜小的粒子進(jìn)入模孔，其中一些粒子由于各種力的作用被吸附在膜孔內(nèi)，減少了膜孔的有效直徑；
2、過(guò)濾中期：微粒在膜表面開(kāi)始形成濾餅層，膜孔內(nèi)部吸附逐漸趨向于飽和；
3、后期階段：隨著更多微粒在膜表面被截留，膜孔內(nèi)部吸附也趨于飽和，微粒開(kāi)始堵塞膜孔，最終使膜通量趨于穩(wěn)定繼而不斷的下降。
通過(guò)上述的3個(gè)過(guò)程，就能理解在溶出過(guò)程中濾膜吸附能達(dá)到飽和，隨著過(guò)濾次數(shù)的增加越來(lái)越難過(guò)濾。
三、微孔濾膜常用孔徑
常用的孔徑有0.22μm，0.45μm，0.8μm，1.0μm
孔徑 | 范圍 |
0.22μm | 能去除樣品、流動(dòng)相中極細(xì)顆粒的要求；可以達(dá)到GMP或者藥典規(guī)定的除菌99.99%的要求。適用于要求高較高的溶劑、樣品的處理，如色譜用離子對(duì)試劑、超純。水、質(zhì)譜分析溶劑的樣品等過(guò)濾。用于小于3μm、 3μm或更大填料色色譜系統(tǒng)。 |
0.45μm | 能濾除大多數(shù)細(xì)菌微生物，適用于常規(guī)樣品、流動(dòng)相過(guò)濾，能夠滿足一般色譜要求 |
0.8-1.0μm | 去除大多數(shù)不溶性微粒，適用于紫外等對(duì)樣品喲求相對(duì)較低的分析檢測(cè)，效率較0.45μm濾膜高，尤其適用于難溶性輔料多、混懸劑和粘合劑用量多、且使用紫外檢測(cè)的口服固體制劑溶出檢測(cè)。 |
1-5μm | 過(guò)濾較大顆粒的雜質(zhì)或者用于難以處理的渾濁溶液的預(yù)處理可先以1-5μm濾膜過(guò)濾再用相應(yīng)濾膜進(jìn)行過(guò)濾。 |
四、微孔濾膜常用類型
微孔膜主要有：醋酸纖維素膜、混合纖維素酯微孔濾膜，尼龍濾膜，聚四氟乙烯濾膜，聚偏氟乙烯膜(PVDF)，聚醚砜濾膜，聚丙烯過(guò)濾膜(PP濾膜)。
溶劑屬性 | 膜材質(zhì) | 適用范圍 |
水系 | 醋酸纖維素(CA) | 對(duì)蛋白吸附比較低、親水性好，較強(qiáng)的化學(xué)兼容性；pH3-7； 適用于抗菌素、球蛋白、疫苗血清及組織培養(yǎng)基等過(guò)濾；液體除菌、微粒過(guò)濾等水基樣品。 |
聚醚砜(PES) | 親水性膜，通量大，既有良好的吞吐量；對(duì)蛋白吸附力低，提高蛋白回收率應(yīng)用；耐老化、抗蠕變性好，耐化學(xué)試劑性能好，可用于高溫液體過(guò)濾，適用于醫(yī)藥行業(yè)生物和血清的過(guò)濾、大輸液抗菌素等終端過(guò)濾、食品行業(yè)飲料、酒等終端過(guò)濾、超純水終端過(guò)濾等。 | |
聚偏二氟乙烯(PVDF) | 親水系抗老化、耐溶劑性能優(yōu)異，可在-40℃～150℃下長(zhǎng)期使用，低蛋白吸附。可在室溫下耐各種強(qiáng)酸堿即溶劑的腐蝕。可用于一般生物樣品過(guò)兩次，以及高蛋白回收率的樣品過(guò)濾。可溶于DMAC、NMP等強(qiáng)極性溶劑。 | |
混合纖維素膜(MAC) | 孔隙率高，截留效果好；親水性好，水通量大；不耐有機(jī)溶液和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液。具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定強(qiáng)、吸附低等特點(diǎn)。適用于實(shí)驗(yàn)室、小生產(chǎn)工藝中除菌、除微粒的過(guò)濾；培養(yǎng)基、培養(yǎng)液的除菌過(guò)濾等 | |
有機(jī)系(過(guò)濾水系需要預(yù)先浸潤(rùn)(乙醇)) | 疏水聚四氟乙烯PTFE | 可過(guò)濾幾乎所有的有機(jī)溶劑、機(jī)械強(qiáng)度高、能耐高溫液體、過(guò)濾空氣和顆粒雜質(zhì)。除非預(yù)先浸潤(rùn)，否則過(guò)濾水溶液由于張力阻礙將難以推進(jìn)過(guò)濾樣品。 |
水系有機(jī)通用(耐有機(jī)、過(guò)濾水系不需要預(yù)先浸潤(rùn)) | 尼龍 | 用于堿性溶液和有機(jī)溶劑過(guò)濾；尼龍膜具有非常好的機(jī)械強(qiáng)度，吸附性強(qiáng)，能耐受大多數(shù)有機(jī)溶劑和多數(shù)堿性溶液，特別適合于堿性溶液的過(guò)濾。用于有機(jī)溶劑過(guò)濾，如HPLC流動(dòng)相除顆粒過(guò)濾時(shí)，尼龍膜比PTFE膜更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。由于尼龍膜的吸附性能相對(duì)較高，一般不推薦用于培養(yǎng)基過(guò)濾、或蛋白液等生物樣品的過(guò)濾，以免因吸附而損失樣品。在這種情況下，通常采用低吸附的醋酸纖維素膜(CA)更為適用。實(shí)驗(yàn)室最經(jīng)濟(jì)的選擇，不僅可以過(guò)濾水系樣品，還兼容大多數(shù)有機(jī)溶劑，但不能用于酸溶液和鹵烴、芳烴等溶液的過(guò)濾。 |
親水PTFE | 萬(wàn)能膜，機(jī)械強(qiáng)度高，能承受高溫液體，能耐高溫液體、過(guò)濾空氣和顆粒雜質(zhì)。兼容一切酸堿溶液，嚴(yán)苛實(shí)驗(yàn)室最佳選擇。 |
五、微孔濾膜使用注意事項(xiàng)
1、膜不分反正，但最好光滑面向上，粗糟一面向下過(guò)濾效果會(huì)好。
2、在藥品分析溶出實(shí)驗(yàn)中，濾膜吸附是使用微孔濾膜最多的弊端，影響濾膜吸附的因素有很多，包括濾膜的直徑、孔徑、材料、過(guò)濾介質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度、pH值、藥物本身的性質(zhì)等。不同材質(zhì)的濾膜與不同被過(guò)濾化合物之間的氫鍵、范德華力、電荷吸附等相互作用力不同，吸附的程度也不同。也有文獻(xiàn)報(bào)道不同pH的緩沖鹽、不同的稀釋劑(如甲醇)可以減少或消除吸附。
3、在藥品分析有關(guān)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，需要關(guān)注濾膜過(guò)濾后是否產(chǎn)生新的雜質(zhì)。
