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寄语 生命的复杂,就在于不可预期不容解释不能厘清好像走在迷雾里。 ![]() 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。 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两种功能,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,不致于因严重缺氧或CO2潴留而死亡。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”、“黄金武器”。 ![]() 当ECMO仪器启动,离心泵运转,暗红色的血液从股静脉引出,然后经过膜肺氧合,转变为鲜红色的血液再从颈内静脉回到患者的体内,接着开始下调呼吸机的条件,患者的氧合得到明显改善。 核心材料PMP膜独家垄断 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CO2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。 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(聚4-甲基1-戊烯)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膜被公认为膜肺最优介质,PMP是由丙烯二聚制取的4-甲基-1-戊烯(4MP1)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,是PE的10倍左右,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,有效延长了 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,而且且因其供应垄断、价格垄断,导致价格居高不下,制约着国内不能自主生产ECMO,全部依赖进口,新冠肺炎疫情爆发后,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。2月27日, 16台进口的ECMO从德国法兰克福紧急运到了湖北武汉,满足武汉前方的使用,而且ECMO开机5万元起步,使用中每天还需要花费2万,耗材中最费钱的也是膜肺,即膜肺材料PMP中空纤维膜。 整体上看,ECMO目前在国内每年的使用量虽只有小几千例,但增速较可观,2017年-2018年增速为38%,叠加因疫情产生的需求,今后会有更大的增速。 PMP膜性能特殊 在膜中制造难度大 PMP膜工作原理简单,但是制膜却有很大的难度,PMP晶区、非晶区密度一样,而且成孔尺度很小,结晶规律不一样,晶区不规则,晶粒尺寸、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,在工艺控制、成膜、拉伸成孔控制起来,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,不规则,据记者调查,国内能采用干法能将PMP拉伸成膜,但是不能成孔,主要用于线路板、电池隔膜等工业领域。ECMO 膜肺的PMP中空微孔纤维膜为渗透膜,要求成孔尺寸小,而且均匀,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。而湿法成膜容易实现产业化,湿法加溶剂,溶剂挥发后,还要二次拉伸成孔,湿法成膜溶剂相分离比较均匀,孔径好控制,尺寸也小,但是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。 ![]() 即便这样,采用湿法制取的PMP膜还并不能直接应用于ECMO膜肺中,因为血液中的 CO2大部分以 HCO3−形式存在, 因此,血液中CO2的清除效率将由 HCO3−的水解速率决定,还要对膜表面进行改性,碳酸酐酶能高效催化HCO3−的水解,采用水等离子处理技术将羟基引入的 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CO2的能力,因此,PMP膜作需要材料、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复杂。 造不如买,ECMO和PMP膜一直完全依赖进口外买, 一直到新冠肺炎爆发,被卡脖子断供当口,我们才茫然反思:一张膜自主,比造原子弹还难吗? 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 扫描二维码报名参会 原标题:《救治危重患者的“人工肺”核心材料PMP膜:自主,有多难》 阅读原文 |
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