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[新華日報]膜技術新應用：回收手術稀缺的麻醉氙氣
時間：2020-01-08
來源：
作者：
攝影： 編輯：趙蕾
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氙氣是現代醫療手術中一種重要而稀缺的麻醉藥劑。在臨床使用中，如何實現氙氣的循環使用一直是一個難題。南京工業大學顧學紅教授、王學瑞教授與荷蘭代爾夫特理工大學合作，開發出一種中空纖維分子篩膜用于現代醫療麻醉氙氣在線回用新技術，可以實現氙氣的循環使用，節約氙氣采購成本99%以上，并可大大緩解氙氣市場供應緊張問題。近日，這一成果發表在《德國應用化學》上。
“氙氣作為麻醉藥劑，具有無毒副作用、器官保護、快速誘導和蘇醒等方面的突出優勢，在嬰幼兒、孕婦等群體的手術麻醉中具有良好應用前景。目前，氙氣的唯一可開采性來源是空氣，但多級深冷精制工藝能耗較高，且氙氣在空氣中的濃度極低，市場供應量極為有限。”顧學紅介紹。
在臨床手術麻醉過程中，用作麻醉藥劑的氙氣，被病人不斷地吸進去再呼出來，同時也不斷呼出二氧化碳。在閉路循環呼吸的麻醉器械里，當二氧化碳的濃度積累到一定程度，就會造成二氧化碳中毒。因此，二氧化碳和氙氣的混合氣體必須定時排出去，更換新鮮氙氣。
“我們的研究就是把分子篩膜放到麻醉閉路循環系統里面，將麻醉過程中人體組織代謝產生的二氧化碳及時移走，這樣氙氣在里面就可以循環使用，從而顯著降低氙氣在麻醉過程中的用量和麻醉成本。”王學瑞表示，將分子篩膜用于氣體分離，課題組已經研究了十年。
分子篩膜是一類具有規整孔道結構的硅鋁酸鹽材料，有效孔徑由分子篩的孔道結構決定，是氣體分子間精密分離的理想膜材料。南京工業大學等科研機構已成功實現分子篩膜在有機溶劑與水分離中的工業應用，打破了日本和德國等少數國家的技術壟斷，填補了我國在該領域的技術空白。“如何實現分子篩膜氣體分離的大規模工業應用，是學術界和產業界共同關注的焦點，也是待解難題。”王學瑞介紹，課題組研發的中空纖維分子篩膜用于醫療麻醉氙氣在線回用新技術，為解決這一難題提供了有效途徑。
課題組在研究中發現，氣體分子在滲透通過分子篩膜時，二氧化碳分子“跑”得更快，其滲透速度比氙氣分子快兩個數量級。“在分子篩膜孔道內部，二氧化碳分子和氙氣分子都可以吸附，但兩者的吸附能力有強弱之分。”王學瑞解釋說，二氧化碳分子雖然“跑”得快，但與分子篩膜孔道相互作用力相對較弱，很容易被作用力更強的氙氣分子“擠”出去。吸附力強的氙氣分子，一旦占據分子篩膜孔道，將會阻礙二氧化碳分子的吸附和擴散，從而成為主宰。
目前，課題組已完成膜材料的連續運行穩定性測試，氙氣回收率高達99％以上，過程能耗僅為1.5 \$/Nm3。相對于高昂的氙氣市場價格（30000~60000 \$/Nm3），課題組開發的分子篩膜氙氣在線回用技術，具有明顯的技術優勢和經濟優勢，有望用于新型醫療麻醉器械，服務于現代化醫療體系建設。
通訊員 周 偉
2020年1月8日《新華日報》第14版：http://xh.xhby.net/mp3/pc/c/202001/08/c735290.html
