法国南特大学材料研究所（IMN）与工艺工程实验室（GEPEA）的科研团队近日在膜过滤技术领域取得重大突破。他们成功在纳米尺度下直接观测并可视化了膜内部及表面的污染沉积现象，这一技术瓶颈长期以来制约着膜过滤工艺的效率提升。该研究成果已发表于《分离与纯化技术》期刊，标志着生物分离领域迈出了关键一步。
膜污染是分离生物分子（特别是微藻提取物）过程中的主要技术障碍。尽管学界提出了多种污染机制理论，但受限于观测手段，这些机制在多孔介质内部的真实形态一直难以被直接捕捉。此次研究由博士生Hélène Roberge与Philippe Moreau教授等学者主导，开发了一套创新的直接可视化方法，能够清晰呈现污染物在膜表面及内部的纳米级分布。
为模拟真实生物资源的微滤过程，研究团队构建了包含脂质、蛋白质及其混合物的模型溶液进行过滤实验。随后，利用冷冻聚焦离子束扫描电子显微镜（cryo-FIB/SEM）技术，对受污染膜进行了高分辨率的三维重构。分析结果显示，不同生物分子导致的污染机制存在显著差异，这直接解释了复杂混合体系中过滤性能波动的根本原因。通过定量分析，研究人员精确测定了孔隙率、曲折度等关键参数，明确了哪些孔隙被完全堵塞、哪些仅部分受阻，以及它们对过滤效率的具体贡献。
这项技术为法国乃至全球的生物制造行业提供了宝贵的数据支持。法国在生物技术与绿色化工领域拥有深厚的产业基础，南特作为重要的科研中心，其成果有望加速微藻等高附加值生物资源的工业化提取进程。对于中国从业者而言，纳米级原位表征技术的突破提示我们，未来膜分离工艺的研发正从“经验试错”向“精准机理调控”转型，掌握此类先进表征手段将是提升国产膜材料竞争力的关键。