“人工肺”PMP膜自主生产有多难   

  ECMO即体外膜肺氧合治疗仪,俗称“人工肺”,在抗击新冠肺炎疫情中屡次“临危受命”救治危重病患者而被公众所知晓。膜肺是ECMO系统的核心部件,现在广泛采用的是第三代PMP中空纤维膜,由国外企业独家供应,我国目前无法自主生产。那么想要实现此核心材料的自主生产有多难?

  ECMO系统核心部件

  新冠病毒攻击的是肺泡细胞,导致肺部丧失换气功能,患者无法呼吸。ECMO的主要工作原理就是将患者的静脉血引流至体外,经过ECMO循环后,排出二氧化碳、补充氧气,将非氧合血氧合成氧合血,然后通过导管输回人体,同时具备辅助血液循环和呼吸2种功能,起到替代正常心肺功能的机器。

  这种机器对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环,为治疗重症患者争取更多的时间。ECMO是目前针对严重心肺功能衰竭最核心的支持手段,也誉称为重症患者的“最后救命稻草”。

  膜肺是ECMO系统的核心部件,承担血液氧合功能,其内部由中空微孔纤维膜丝构成。系统运行时,血液流经中空纤维膜的外表面,氧气则从中空纤维膜的内腔流过,通过扩散作用,氧气进入血液,血液中的二氧化碳进入中空纤维膜内腔随氧气一起被带走,替代肺功能。这就要求膜肺材料既拥有很好的透气性能,又能实现长效疏水,以满足临床中持续运行数周甚至数月的要求。

  独家垄断价格高昂

  膜肺的材料经历了第一代材料固体硅胶膜、第二代材料微孔中空纤维膜以及第三代材料PMP中空纤维膜。三代膜肺材料的发展逐步提高了临床的使用效果。一代固体硅胶膜具有相容性好、血浆渗漏少的优点,但排气困难、预充量大、跨膜压差大。随后,二代微孔中空纤维膜的出现解决了排气困难的问题,但由于有微孔,血浆渗漏可能性较高,使氧合能力下降。

  目前,主要使用的第三代PMP中空纤维膜结合了第一代和第二代膜肺材料的优点。PMP是由丙烯二聚制取的4-甲基-1-戊烯为单体聚合而成。PMP膜对氧气和氮气的渗透系数高,氧气通量大,在所有聚合物中居前列,还具有低溶出及生物安全性等特性,增加了血液相和气相分离度,克服了血浆渗漏的问题,延长了ECMO的临床使用时间。

  目前,PMP膜全球只有3M公司旗下的Membrana公司能独家供应。因其产能紧张,导致下游ECMO企业产能受限、价格居高不下。我国尚不能自主生产ECMO,全部依赖进口。新冠肺炎疫情暴发后,国内特别是湖北危重症患者不断增加,“人工肺”需求越来越高,而全国一共也就有400台左右。2月27日,中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组从全国调集ECMO等设备支援湖北,16台进口ECMO从德国紧急运到武汉,满足治疗一线的使用。而且ECMO开机5万元起步,使用中每天还需花费2万元,耗材中最费钱的也是膜肺材料PMP膜。

  性能特殊制造难度大

  PMP膜工作原理简单,但是制膜却有很大的难度。PMP晶区和非晶区密度一样,成孔尺度很小,结晶规律不一样,晶粒的尺寸、形态比较特殊,透过组分不能透过结晶区,成膜拉伸成孔要在非晶区。所以PMP膜在工艺控制、成膜、拉伸成孔方面,比聚乙烯、聚丙烯都难控制。

  采用干法成膜拉伸成孔不好控制,孔径大且不规则。目前国内能采用干法将PMP拉伸成膜,但是不能成孔,只能用于线路板、电池隔膜等工业领域。ECMO膜肺的PMP膜为渗透膜,要求成孔尺寸小且均匀。PMP干法成膜即便多极拉伸达到这个要求,还有很大距离,难度很大。

  而湿法成膜更容易实现产业化。湿法成膜溶剂相分离比较均匀,孔径好控制,尺寸也小。然而,溶剂对PMP膜结晶度、膜分离系数、膜通量都有影响,溶剂的品种和浓度,冷凝液、萃取液的种类,干燥和热定型处理的条件等,任何一个条件变化,膜的气体渗透性能和选择性能都会发生变化。

  湿法难度在于相分离过程要控制好条件,成孔刚合适,还要控制好拉伸工艺。相分离中成膜液的浓度、添加剂的含量、蒸发时间的长短,拉伸法中拉伸的比率、热处理的温度和时间,都要控制好才能精确地控制最终膜的结构。

  即便这样,采用湿法制取的PMP膜还并不能直接应用于ECMO中。因为血液中的二氧化碳大部分以HCO3-形式存在,清除效率由HCO3-水解速率决定,要对膜表面进行改性,采用水等离子处理技术将羟基引入PMP表面,再以溴化为偶联剂,将碳酸酐酶共价接枝在PMP表面,以提高其清除血液中二氧化碳的能力。

  因此,生产PMP膜需要材料、化学等多学科专业联动,需要各种专业技术的整合,只要是整合就变成了技术流程管理问题,这就一定比技术问题更为复杂。


  关于举办首届烯烃齐聚-高碳醇-异构醇技术与市场论坛的通知

  各相关单位:

  我国乙烯、丙烯、丁烯的发展,为低碳烯烃齐聚高碳烯烃提供了原料支持,煤制油的发展也产生了部分高碳烯烃,今后高碳烯烃应用会越来越广泛,其中高碳烯烃羰基化的高碳醇-异构醇是合成表面活性剂、洗涤剂、增塑剂等多种精细化工产品的主要基础原料,目前,高碳醇-异构醇类表面活性剂、洗涤剂已经在国内实现了生产与应用,但是高碳烯烃-高碳醇-异构醇产业链还不能国产化,制约了高碳醇-异构醇类表面活性剂、洗涤剂应用性价比。为此,中国化工报社、石油化工众创孵化平台将共同组织召开首届烯烃齐聚-高碳醇-异构醇技术与应用论坛,论证如何聚智聚势加快高碳烯烃-高碳醇-异构醇产业化。

  一、组织机构

  主办单位:中国化工报社

  石油化工众创孵化平台

  协办单位:山东联泓新材料科技股份有限公司

  二、论坛议题

  1.乙烯四聚制1-辛烯工艺与经济性分析

  2.丙烯二聚4-甲基-1-戊烯(4MP1)催化剂与工艺

  3.PMP(聚4-甲基1-戊烯)中空纤维膜制造工艺

  4.丙烯三聚催化剂和工艺

  5.碳四三聚催化剂和工艺

  6.钴基催化剂合成高碳醇-异构醇工艺

  7.铑基催化剂合成高碳醇-异构醇工艺

  8.温控相转移两相催化高碳烯烃羰基合成高碳醇-异构醇

  9.环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯的合成工艺

  10.新型反应器对高碳醇酯增塑剂酯化工序变革与应用

  11.六氢化邻苯二甲酐法与邻苯二甲酸二异壬酯法生产DINCH比较

  12.仲醇原料与工艺路线

  13.仲醇醚在浓缩洗衣液领域应用比较与分析

  14.高碳醇-异构醇原料路线:煤制油与烯烃齐聚成本比较

  15.异构醇醚类表面活性剂应用浓缩洗衣液存在问题与解决方案

  16.合成气制高碳醇催化剂与工艺产业化进展

  三、闭门会

  1.异构醇醚、仲醇醚在浓缩洗衣液应用讨论会(广州浪奇、山东洁能、内蒙古伊泰、联弘新材料等指定公司代表参加)

  2.邻二甲苯液相氧化-酯化与苯酐酯化,苯酐六氢化与邻苯二甲酸高碳醇酯加氢、邻苯二甲酸二甲酯与高碳醇酯交换交流会(指定代表参加)

  四、参观

参观山东联泓新材料科技股份有限公司生产装置

  五、时间和地点

  时间:2020年8月12日-8月14日(8月12日报到)

  地点:山东滕州

  六、会议费用

  1. 每人收取会务费3800元∕人(含餐饮费、资料费、场地费等);

  2. 8月5日之前报名且汇款,优惠至3600元∕人;

  3. 住宿统一安排,费用自理。

  汇款信息:

  单位名称:中国化工报社

  纳税人识别号:12100000400003163P

  地址:北京市西城区六铺炕北小街甲2号

  电话:82032050

  开户行:工行北京分行六铺炕支行

  账号:0200022309004600937

  七、联系方式

  手机:18612838579(微信)

  电话:010- 82032600

  邮箱:526441836@qq.com

  中国化工报社

  2020年6月19日

  扫描二维码报名参会

555.jpg

相关推荐

瞄准高端 山西创建企业国家创新平台校企共建新模式

为进一步加强山西省企业国家重点实验室建设发展,服务一流创新生态的构建,5月13日,潞安化工、华新燃气、太重集团等四家企业与太原理工大学、中北大学、太原科技大学三所高校签署共建、共管、共享企业国家重点....

2021-05-14     山西能源和化工

全球体量最大研究领域覆盖最全 化工新材料中试基地泰达启建

全球体量最大研究领域覆盖最全化工新材料中试基地泰达启建

2021-05-13     天津石油化工新闻

聚焦新材料,我国加快构建纤维制造创新生态

  中国纺织工业联合会会长孙瑞哲12日表示,纤维材料的突破已经成为纺织乃至更多行业创新的重要基础。我国已成立纤维领域国家级制造业创新中心。下一步,将聚焦新材料,推动关键核心技术突破与技术迭代能力提升,...

2021-05-13     中化新网

涂上氧化石墨烯 普通纤维也能自带“返回键”   

  近日,浙江大学高分子科学与工程学系高超教授课题组首次发现,湿法纺丝制备的氧化石墨烯纤维在溶剂触发下,能实现精确可逆的融合与分裂。尼龙、蚕丝、不锈钢丝、玻璃纤维等传统高分子、金属和陶瓷纤维表面涂上一...

2021-05-13     中化新网

工业自动化国家工程中心榆林分中心揭牌

5月10日,智能自动化与智慧能源高峰论坛暨工业自动化国家工程研究中心榆林分中心揭牌仪式在陕西榆林举行。业内院士、专家认为,智能自动化与智慧能源将推动榆林能源产业转型升级。该中心的成立,将巩固榆林与浙江...

2021-05-11     陕西石化新闻

新宠儿氢能未来之路如何前行

  氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

2021-05-11     中国化工报