基于微流控技术的吸附透析膜的实验研究

摘要

肾功能衰竭是一种非常普遍的危重疾病，其患病率在世界范围内持续升高。血液净化系统人工肾是维系患者生命的主要治疗手段。血液净化系统的微型化是未来的发展趋势。但目前的血液净化系统不仅未能实现体内植入，甚至连体外便携式产品也还未见报道。近来，微流控技术的迅速发展使得在微型装置上集成透析功能成为可能，这将有助于实现血液净化系统的微型化。
　　本文利用微流控技术，通过基于层流的界面反应，在微流控芯片上生成碳纳米颗粒壳聚糖复合膜（即一种吸附膜或者复合膜），在文中探讨了碳纳米颗粒和反应液流动速度对复合膜成膜的影响，并讨论了复合膜的水力渗透能力和吸附能力。本文将酸性壳聚糖溶液和含有碳纳米颗粒的碱性缓冲液引入到微通道，由于壳聚糖分子在碱性溶液中去质子化而析出，两股反应流体在接触界面上形成一个嵌入了碳纳米颗粒的复合膜。复合膜沿着流体流动方向从上游到下游生长。生长速度随着时间逐渐下降，生长厚度沿着流体流动方向先是快速增加，然后缓慢增长。整个复合膜的形成过程可以分为两个阶段，复合膜的平均生长速度在第一个阶段要明显的大于在第二阶段的平均生长速度。碱性缓冲液中的碳纳米颗粒在本实验中起的是成核剂的作用，使得复合膜的形成更加容易。实验中随着壳聚糖溶液流速的增加，复合膜的平均厚度以及膜的水力渗透能力都是先增加然后再下降。因为碳纳米颗粒的加入，形成的复合膜具有吸附能力。本文中的包含复合膜的微装置对于开发微型化血液净化系统具有重要意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文的研究意义

1．1．1 血液透析的临床应用意义

1．1．2 血液净化系统微型化的需求

1．2 国内外研究现状

1．2．1 血液透析膜

1．2．2 血液净化系统人工肾的发展

1．2．3 生物可降解材料--壳聚糖

1．2．4 微流控芯片

1．3 本文的研究内容

第2章 微流控芯片的制作

2．1 实验仪器和实验耗材

2．2 制作微流控芯片

2．2．1 制作掩模板

2．2．2 光刻法制作阳模

2．2．3 浇注PDMS芯片

2．2．4 键合

2．3 本章小结

第3章 微流控芯片中界面膜的生成

3．1 实验仪器和实验耗材

3．2 溶液的配置

3．3 实验平台的搭建

3．4 碳纳米颗粒壳聚糖复合膜的生成

3．5 对碳纳米颗粒壳聚糖复合膜的生长过程的探究

3．6 本章小结

第4章 形成条件对膜生长的影响

4．1 流体流速对碳纳米颗粒壳聚糖复合膜生长的影响

4．2 碳纳米颗粒对碳纳米颗粒壳聚糖复合膜生长的影响

4．3 本章小结

第5章 水力渗透性及吸附性的测试

5．1 水力渗透性的测试

5．2 肌酐吸附性的测试

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果