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氙氣是現(xiàn)代醫(yī)療手術(shù)中一種重要而稀缺的麻醉藥劑。在臨床使用中，如何實(shí)現(xiàn)氙氣的循環(huán)使用一直是一個(gè)難題。南京工業(yè)大學(xué)顧學(xué)紅教授、王學(xué)瑞教授與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)出一種中空纖維分子篩膜用于現(xiàn)代醫(yī)療麻醉氙氣在線(xiàn)回用新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)氙氣的循環(huán)使用，節(jié)約氙氣采購(gòu)成本99%以上，并可大大緩解氙氣市場(chǎng)供應(yīng)緊張問(wèn)題。近日，這一成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。

“氙氣作為麻醉藥劑，具有無(wú)毒副作用、器官保護(hù)、快速誘導(dǎo)和蘇醒等方面的突出優(yōu)勢(shì)，在嬰幼兒、孕婦等群體的手術(shù)麻醉中具有良好應(yīng)用前景。目前，氙氣的唯一可開(kāi)采性來(lái)源是空氣，但多級(jí)深冷精制工藝能耗較高，且氙氣在空氣中的濃度極低，市場(chǎng)供應(yīng)量極為有限?！鳖檶W(xué)紅介紹。

在臨床手術(shù)麻醉過(guò)程中，用作麻醉藥劑的氙氣，被病人不斷地吸進(jìn)去再呼出來(lái)，同時(shí)也不斷呼出二氧化碳。在閉路循環(huán)呼吸的麻醉器械里，當(dāng)二氧化碳的濃度積累到一定程度，就會(huì)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(shí)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(huán)系統(tǒng)里面，將麻醉過(guò)程中人體組織代謝產(chǎn)生的二氧化碳及時(shí)移走，這樣氙氣在里面就可以循環(huán)使用，從而顯著降低氙氣在麻醉過(guò)程中的用量和麻醉成本。”王學(xué)瑞表示，將分子篩膜用于氣體分離，課題組已經(jīng)研究了十年。

分子篩膜是一類(lèi)具有規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽材料，有效孔徑由分子篩的孔道結(jié)構(gòu)決定，是氣體分子間精密分離的理想膜材料。南京工業(yè)大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)已成功實(shí)現(xiàn)分子篩膜在有機(jī)溶劑與水分離中的工業(yè)應(yīng)用，打破了日本和德國(guó)等少數(shù)國(guó)家的技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白?！叭绾螌?shí)現(xiàn)分子篩膜氣體分離的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)，也是待解難題?！蓖鯇W(xué)瑞介紹，課題組研發(fā)的中空纖維分子篩膜用于醫(yī)療麻醉氙氣在線(xiàn)回用新技術(shù)，為解決這一難題提供了有效途徑。

課題組在研究中發(fā)現(xiàn)，氣體分子在滲透通過(guò)分子篩膜時(shí)，二氧化碳分子“跑”得更快，其滲透速度比氙氣分子快兩個(gè)數(shù)量級(jí)?！霸诜肿雍Y膜孔道內(nèi)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(qiáng)弱之分?！蓖鯇W(xué)瑞解釋說(shuō)，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(duì)較弱，很容易被作用力更強(qiáng)的氙氣分子“擠”出去。吸附力強(qiáng)的氙氣分子，一旦占據(jù)分子篩膜孔道，將會(huì)阻礙二氧化碳分子的吸附和擴(kuò)散，從而成為主宰。

目前，課題組已完成膜材料的連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試，氙氣回收率高達(dá)99％以上，過(guò)程能耗僅為1.5 \$/Nm3。相對(duì)于高昂的氙氣市場(chǎng)價(jià)格（30000~60000 \$/Nm3），課題組開(kāi)發(fā)的分子篩膜氙氣在線(xiàn)回用技術(shù)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，有望用于新型醫(yī)療麻醉器械，服務(wù)于現(xiàn)代化醫(yī)療體系建設(shè)。

通訊員 周 偉

2020年1月8日《新華日?qǐng)?bào)》第14版：http://xh.xhby.net/mp3/pc/c/202001/08/c735290.html