Dialysslang
Dialysslang , även känd som Visking-slang , är en konstgjord semipermeabel membranslang som används i separationstekniker, som underlättar flödet av små molekyler i lösning baserat på differentiell diffusion. Inom ramen för biovetenskaplig forskning används dialysslangar vanligtvis vid provsanering och bearbetning av proteiner och DNA- prover eller komplexa biologiska prover som blod eller serum. Dialysrör används också ofta som ett läromedel för att demonstrera principerna för diffusion , osmos , Brownsk rörelse och molekylers rörelse över ett restriktivt membran. För principerna och användningen av dialys i en forskningsmiljö, se Dialys (biokemi) .
Historia, egenskaper och sammansättning
Dialys förekommer i hela naturen och principerna för dialys har utnyttjats av människor i tusentals år med hjälp av naturliga djur- eller växtbaserade membran. Termen dialys användes först rutinmässigt för vetenskapliga eller medicinska ändamål i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, banbrytande av Thomas Grahams arbete . De första masstillverkade konstgjorda membranen lämpliga för dialys fanns inte tillgängliga förrän på 1930-talet, baserade på material som används i livsmedelsförpackningsindustrin som cellofan . På 1940-talet konstruerade Willem Kolff den första dialysatorn (konstgjord njure) och behandlade framgångsrikt patienter med njursvikt med hjälp av dialys över semipermeabla membran. Idag finns dialysslangar för laboratorieapplikationer i en mängd olika dimensioner och molekylviktsgränser (MWCO) . Förutom slangar finns dialysmembran också i ett stort antal olika förformaterade enheter, vilket avsevärt förbättrar prestandan och användarvänligheten vid dialys.
Olika dialysslangar eller platta membran produceras och karakteriseras som olika molekylviktsgränser (MWCO) som sträcker sig från 1–1 000 000 kDa. MWCO-bestämningen är resultatet av antalet och den genomsnittliga storleken på porerna som skapas under produktionen av dialysmembranet. MWCO refererar vanligtvis till den minsta genomsnittliga molekylmassan av en standardmolekyl som inte effektivt diffunderar över membranet vid förlängd dialys. Således kommer ett dialysmembran med en 10K MWCO i allmänhet att behålla >90% av ett protein med en molekylvikt på minst 10 kDa. Porstorlekar varierar vanligtvis från ~10–100 Ångström för 1K till 50K MWCO-membran.
Det är viktigt att notera att MWCO för ett membran inte är ett skarpt definierat värde. Molekyler med massa nära membranets MWCO kommer att diffundera över membranet långsammare än molekyler som är betydligt mindre än MWCO. För att en molekyl snabbt ska diffundera över ett membran måste den vanligtvis vara minst 20–50 gånger mindre än membranets MWCO-klassificering. Därför är det inte praktiskt att försöka separera ett 30kDa-protein från ett 10kDa-protein med hjälp av dialys över ett 20K-klassat dialysmembran. Dialysrör för laboratorieanvändning är vanligtvis gjorda av en film av regenererad cellulosa eller cellulosaester. Dock; dialysmembran gjorda av polysulfon , polyetersulfon (PES), etsat polykarbonat eller kollagen används också i stor utsträckning för specifika medicinska, livsmedels- eller vattenbehandlingstillämpningar.
Tillverkning
Membran, som består av antingen regenererad cellulosa eller cellulosaestrar, tillverkas genom distinkta processer för att modifiera och tvärbinda cellulosafibrer (härledda från trämassa eller bomullsfibrer) för att bilda filmer med olika egenskaper och porstorlekar. Variationer i tillverkningsprocessen förändrar filmernas egenskaper och porstorlekar avsevärt; beroende på de tvärbindningar som introduceras i cellulosa kan storleken på porerna moduleras. Även om de har liknande sammansättning, är de flesta av de cellulosabaserade membran som för närvarande tillverkas inte nödvändigtvis användbara för dialys. Cellulosabaserade membran används också i stor utsträckning för applikationer som sträcker sig från matinpackning, filmmaterial eller "plast"-omslag.
För dialysapplikationer extruderas regenererade cellulosabaserade membran som slangar eller ark och torkas sedan. Glycerol tillsätts ofta som ett fuktbevarande medel för att förhindra sprickbildning under torkning och för att bibehålla den önskade porstrukturen . Regenererade cellulosamembran är mycket hydrofila och hydratiserar snabbt när de introduceras i vatten. På grund av deras ytterligare tvärbindning har regenererade cellulosamembran bättre kemisk kompatibilitet och värmestabilitet än membran gjorda av cellulosaestrar. Regenererade cellulosamembran är mer resistenta mot organiska lösningsmedel och mot svaga eller utspädda syror och baser som vanligtvis används i protein- och molekylärbiologitillämpningar. Membran baserade på cellulosaestrar levereras vanligtvis våta och finns i ett större antal MWCOs. Porstorlekar är vanligtvis mer konsekventa över cellulosaacetatmembran.