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2024
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【參會心得】開放思維，推動膜技術(shù)創(chuàng)新與跨學科融合
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2024年12月13日至12月15日，陳向榮、羅建泉、馮世超、陳國強、樊榮老師帶領(lǐng)生物分離膜工程課題組的同學們參加了在鄭州舉辦的第六屆中國膜科學與技術(shù)報告會。本次大會由中國膜工業(yè)協(xié)會、中國膜學會(籌)主辦，《膜科學與技術(shù)》編輯部、鄭州大學、河南省科學院化學研究所有限公司、河南師范大學和河南一膜環(huán)保技術(shù)有限公司承辦。大會特邀了中國科學技術(shù)大學徐銅文教授、大連理工大學賀高紅教授、上海交通大學張永明教授、華南理工大學韓宇教授、浙江大學徐志康教授、中國科學院大連化學物理研究所楊維慎研究員和北京理工大學趙之平教授做大會報告。本次大會為膜科學與技術(shù)領(lǐng)域的專家學者提供了一個深入交流的平臺，推動了膜技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，展示了我國在膜科學領(lǐng)域的最新進展，進一步促進了跨學科合作和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的落地。
圖1 大會報告
大會同時設(shè)立液體分離膜、氣體分離膜、新能源膜、特種分離膜、醫(yī)藥生物用膜和博士后及學生論壇這6個分會場。在各個分會場中專家們就團隊的最新研究進行了詳細介紹。而在本次報告涉及到的主題中，我們對二維膜結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用和膜技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用比較感興趣，因此主要學習了相關(guān)會場的部分報告。
二維膜結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用
二維納米片是一類新型多功能材料，因其高橫縱比、成膜容易、力學性能好、結(jié)構(gòu)可設(shè)計、可調(diào)控，在膜分離領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。通過對二維材料膜的層間距或孔徑進行調(diào)控，可實現(xiàn)對客體分子的精準篩分。因此，二維材料膜有望同時實現(xiàn)高通量和高選擇性，解決傳統(tǒng)分離膜存在的問題，被認為是一類極具潛力的高效分離膜。華南理工大學的魏嫣瑩老師利用多孔納米片通過二元調(diào)控策略構(gòu)筑多孔金屬有機框架(MOF)二維膜，使得傳質(zhì)路徑大幅縮短(層間孔道+面內(nèi)孔道)，從根本上改變分子繞行納米片的傳質(zhì)方式，提升傳質(zhì)效率，從而實現(xiàn)了高效H2純化。安徽理工大學的劉泉老師利用機器學習輔助高性能Ca2+-氧化石墨烯(GO)脫水膜的構(gòu)筑，解釋了GO膜過程2類機理：限域通道分子傳質(zhì)和界面相互作用。山東理工大學的孟秀霞老師通過對MXene基膜和MoS2基膜層間距的調(diào)控，使得傳輸阻力降低，兩類二維膜均顯示出高輸出功率密度，且具備較好的長期穩(wěn)定性。華東師范大學的陳曉芳老師通過二維外延生長策略構(gòu)筑均相與異相二維亞納米通道和Bottom-up 法制備高精度亞/納米二維富勒烯膜，改善了二維納米片堆疊/面內(nèi)缺陷和在單層石墨烯上造孔難以精確控制的問題。上海師范大學的程鵬老師通過合理匹配選定的基底和中間層，獲得了同時具有更高水通量和更高有機微污染物截留率的優(yōu)異薄層納米復合膜，表明基底與中間層的協(xié)同優(yōu)化對進一步提升、定制膜性能具有重要意義。
膜技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
膜技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，涵蓋了蛋白質(zhì)、酶、激素、疫苗等的分離、精制、濃縮以及細菌、病毒的去除。浙江大學的朱寶庫老師就膜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的研究進展做了詳細匯報，重點總結(jié)了血液凈化與分離膜、人工肺膜及醫(yī)療生物制藥空氣凈化膜在生物醫(yī)藥中的關(guān)鍵應(yīng)用，并指出了現(xiàn)有技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。南京工業(yè)大學的儲震宇老師的研究突破了傳統(tǒng)臨床血液檢測方法的局限，結(jié)合膜分離與生物傳感技術(shù)，開發(fā)了能夠?qū)崟r監(jiān)測血液成分的分離傳感膜。該膜能夠在血液抽取過程中實時、連續(xù)地監(jiān)測血清中各種成分，與現(xiàn)階段使用的血液分析儀器效果相同，且速度更快，為手術(shù)和急診期間對患者的在線監(jiān)測提供技術(shù)支持，從而大大提高確診率，降低死亡率，對臨床醫(yī)學具有重要意義。課題組的羅建泉老師針對酶膜反應(yīng)器中酶失活與膜污染問題，提出了通過計算流體力學模擬與實驗優(yōu)化結(jié)合的解決方案，成功實現(xiàn)了特定分子量寡聚右旋糖酐的高效生產(chǎn)，并提升了反應(yīng)器的長期穩(wěn)定性。課題組樊榮老師的研究則聚焦于寡糖及中微分子量多糖的高精度分離問題，深入探討了膜孔徑非均一性及膜污染對分離精度的影響，通過粗粒度分子模擬和實驗相結(jié)合的方法，成功提取了純度99.4%的微分子量右旋糖酐，分子量分布系數(shù)為1.4，符合商用標準，為高效制備醫(yī)藥中間體提供了新的思路。課題組的陳國強老師關(guān)注膜色譜分離技術(shù)在生物醫(yī)藥生產(chǎn)中的應(yīng)用，深入探討了該技術(shù)在分離純化過程中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，提出了強化分離效率的創(chuàng)新性方案，并為生物制藥的工藝優(yōu)化提供了重要支持。此外，清華大學林亞凱老師、南京工業(yè)大學崔朝亮老師、中國科學院深圳先進技術(shù)研究院賈偉老師和大連理工大學張秀娟老師分別介紹了體外膜氧合系統(tǒng)(ECMO)的先進研究成果，推動了該系統(tǒng)的國產(chǎn)化進程，并為 ECMO 技術(shù)的臨床應(yīng)用提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。總體而言，本次報告全面展示了膜技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的巨大潛力，涵蓋了從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用的各個方面，為未來技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。
圖2 分會場報告
我們的舞臺
在本次墻報展示中，我們有幸向與會老師們介紹了我們的最新研究工作，并且榮幸地獲得了“優(yōu)秀墻報”獎項。在此，我們特別感謝大連理工大學的阮雪華教授和南京工業(yè)大學的王學瑞教授，感謝他們在展示過程中給予的寶貴指導和建議，這讓我們受益匪淺。會議期間，眾多知名專家和學者分享了他們的科研成果與實踐經(jīng)驗，涵蓋了從材料構(gòu)筑、傳質(zhì)機理到應(yīng)用研究與開發(fā)等多個方面。這些精彩的報告不僅使我們對膜領(lǐng)域的研究有了更加全面和深入的理解，還幫助我們把握了膜行業(yè)未來的發(fā)展方向和趨勢。特別是在膜技術(shù)與其他領(lǐng)域的融合應(yīng)用方面，專家們展示了如何將膜技術(shù)有效融入到多個領(lǐng)域，從而推動跨學科的深入合作和技術(shù)創(chuàng)新。
圖3 會議精彩瞬間(小編注：應(yīng)該多放自己的照片，少放老同志的照片)
此次大會為我們提供了許多新的思路和視角，也讓我們深刻感受到膜科學研究的獨特魅力。通過聆聽各位專家的分享，我們意識到，將膜技術(shù)與不同領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用相結(jié)合，不僅能開拓更多的研究方向，也為膜技術(shù)的未來發(fā)展提供了新的動力。這種跨學科的融合為膜技術(shù)賦予了更多的應(yīng)用場景，同時也拓寬了我們的視野，激發(fā)了我們對未來研究的更大熱情。最后，我們再次感謝大會的主辦方和組織者，感謝他們精心籌備了如此精彩的會議。我們將繼續(xù)努力，推動膜行業(yè)的發(fā)展，為其創(chuàng)新和進步貢獻自己的力量。
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