Semipermeabelt membran

Schematisk beskrivning av semipermeabelt membran under hemodialys , där blod är rött, dialysvätska är blå och membranet är gult.

Semipermeabelt membran är en typ av biologiskt eller syntetiskt , polymert membran som tillåter vissa molekyler eller joner att passera genom det genom osmos . Passagehastigheten beror på trycket , koncentrationen och temperaturen hos molekylerna eller lösta ämnen på båda sidor, såväl som membranets permeabilitet för varje löst ämne. Beroende på membranet och det lösta ämnet kan permeabiliteten bero på löst ämnes storlek, löslighet , egenskaper eller kemi. Hur membranet är konstruerat för att vara selektivt i sin permeabilitet kommer att avgöra hastigheten och permeabiliteten. Många naturliga och syntetiska material som är ganska tjocka är också semipermeabla. Ett exempel på detta är den tunna filmen på insidan av ägget.

Biologiska membran är selektivt permeabla , med passagen av molekyler kontrollerad av underlättad diffusion , passiv transport eller aktiv transport reglerad av proteiner inbäddade i membranet.

Biologiska membran

Ett exempel på ett biologiskt semipermeabelt membran är lipiddubbelskiktet , på vilket plasmamembranet som omger alla biologiska celler är baserat . En grupp fosfolipider (bestående av ett fosfathuvud och två fettsyrasvansar ) arrangerade i ett dubbelskikt, fosfolipiddubbelskiktet är ett semipermeabelt membran som är mycket specifik i sin permeabilitet. De hydrofila fosfathuvudena är i det yttre lagret och exponeras för vatteninnehållet utanför och inuti cellen. De hydrofoba svansarna är lagret som är gömt på insidan av membranet. Fosfolipiddubbelskiktet är mest permeabelt för små, oladdade lösta ämnen. Proteinkanaler är inbäddade i eller genom fosfolipider, och tillsammans är denna modell känd som vätskemosaikmodellen . Akvaporiner är proteinkanalporer som är genomsläppliga för vatten.

Mobilkommunikation

Information kan också passera genom plasmamembranet när signalmolekyler binder till receptorer i cellmembranet. Signalmolekylerna binder till receptorerna, vilket förändrar strukturen hos dessa proteiner. En förändring i proteinstrukturen initierar en signalkaskad;

Den G-proteinkopplade receptorsignaleringen tillhandahåller är en viktig delmängd av sådana signaleringsprocesser.

Omvänd osmos

Bulkflödet av vatten genom ett selektivt permeabelt membran på grund av en osmotisk tryckskillnad kallas osmos . Detta tillåter endast vissa partiklar att gå igenom inklusive vatten och lämnar kvar de lösta ämnen inklusive salt och andra föroreningar. I processen med omvänd osmos renas vatten genom att applicera högt tryck på en lösning och därigenom trycka vatten genom ett tunnfilmskompositmembran ( TFC eller TFM). Dessa är semipermeabla membran tillverkade huvudsakligen för användning i vattenrening eller avsaltningssystem . De har också användning i kemiska tillämpningar som batterier och bränsleceller. I huvudsak är ett TFC-material en molekylsikt konstruerad i form av en film av två eller flera skiktade material. Sidney Loeb och Srinivasa Sourirajan uppfann det första praktiska syntetiska semipermeabla membranet. Membran som används i omvänd osmos är i allmänhet gjorda av polyamid , valda främst för dess permeabilitet för vatten och relativa ogenomtränglighet för olika lösta föroreningar inklusive saltjoner och andra små molekyler som inte kan filtreras. Ett annat exempel på ett semipermeabelt membran är dialysslangar .

Andra typer

Andra typer av semipermeabla membran är katjonbytesmembran (CEM), anjonbytesmembran (AEM), alkaliska anjonbytarmembran (AAEM) och protonutbytesmembran (PEM).

Vidare läsning

•   Koros, WJ; Ma, YH; Shimidzu, T. (1 januari 1996). "Terminologi för membran och membranprocesser (IUPAC Recommendations 1996)" . Ren och tillämpad kemi . 68 (7): 1479–1489. doi : 10.1351/pac199668071479 . S2CID 97076769 . Se detta dokument för definitioner av penetrerande (permeant), syntetiskt (konstgjort) membran och anjonbytarmembran.
•   Rozendal, RA; Sleutels, THJA; Hamelers, HVM; Buisman, CJN (juni 2008). "Effekt av typen av jonbytarmembran på prestanda, jontransport och pH i biokatalyserad elektrolys av avloppsvatten". Vattenvetenskap och teknik . 57 (11): 1757–1762. doi : 10.2166/wst.2008.043 . PMID 18547927 .
• "Högflödes porösa membran för att separera vatten från saltlösningar US 3133132 A" . 12 maj 1964 . Hämtad 22 april 2014 .

externa länkar

• The European Membrane House , en icke-vinstdrivande internationell förening skapad för att fortsätta arbetet med nätverket och partnerskap som utvecklats i NanoMemPro, ett tidigare EU -finansierat europeiskt nätverk av membranforskare.
• Kort, icke-vetenskaplig WiseGeek-artikel, "Vad är ett semipermeabelt membran.