基于30年的研究基礎(chǔ)，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院王玉蘭研究團(tuán)隊成功突破國產(chǎn)核孔膜技術(shù)瓶頸，成功將功能核孔膜對PM2.5的防護(hù)效率提升至98%及以上，為制作PM2.5防護(hù)口罩、防霾透氣窗紗等空氣防護(hù)產(chǎn)品提供了性能優(yōu)越的優(yōu)良材料。

2020年，王玉蘭教授正式從清華大學(xué)退休全職創(chuàng)辦鄰得膜科技公司（以下簡稱“鄰得膜”），實現(xiàn)了全球獨創(chuàng)非對稱孔的技術(shù)突破，并解決了穩(wěn)定性較差、孔徑和孔型控制難、量產(chǎn)困難、成本高昂等難題，有望打破核孔膜的海外市場壟斷。

王玉蘭教授提到，“鄰得膜”的企業(yè)名字出自《論語》“德不孤，必有鄰”這一名句。“企業(yè)價值創(chuàng)造的核心力量，在于其擁有的突破性技術(shù)。而我們創(chuàng)辦企業(yè)的初衷，就是為了讓科技惠及更多的人，為大眾服務(wù)。”

隨著高精尖的技術(shù)壁壘和量產(chǎn)難題被逐一攻破，核孔膜的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用走向了截然不同的路徑：“我們與海外在研究層面是相對同步的狀態(tài)，不過在應(yīng)用的角度上海外更加追求高附加值、高利潤。而我們則是在不考慮經(jīng)濟(jì)價值的情況下，通過攻破技術(shù)難關(guān)使其能夠盡可能為中國所用。”

尤其在生物醫(yī)藥端，基于全球獨創(chuàng)非對稱孔的改性修飾技術(shù)，鄰得膜拓寬了核孔膜在高端過濾領(lǐng)域的應(yīng)用范疇，在免疫載體、細(xì)胞灌流培養(yǎng)等關(guān)鍵應(yīng)用場景中展現(xiàn)出**性能。

01

掌握關(guān)鍵輻照及化學(xué)后處理技術(shù)，攻克精度與量產(chǎn)的“卡脖子”難題

核孔膜（核徑跡蝕刻微孔膜）是一種通過高能粒子或核反應(yīng)堆中的熱中子引發(fā)的重核裂變碎片照射有機(jī)高分子薄膜（如聚碳酸酯），在原子核走過的路徑上留下輻照損傷通道，再經(jīng)過化學(xué)蝕刻處理，將損傷通道轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓖ㄎ⒖锥频玫臑V膜。孔徑大小均一，直徑范圍從幾納米到幾十微米，跨越4個數(shù)量級。

核孔膜具有孔徑精確可調(diào)、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、生物相容性好等多重優(yōu)勢，在分離、過濾及檢測等多個領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景，能夠被應(yīng)用于生物制藥、食品、電子、環(huán)境工程等多領(lǐng)域，還能被用于超低溫絕熱材料、納米微米級物體的合成及同位素分離、氣體分離等廣泛領(lǐng)域。

核孔膜，受訪者供圖 

不過，這一具有獨特屬性且具有廣泛前景的微孔濾膜卻存在難以跨越的技術(shù)壁壘。“首先，核孔膜的生產(chǎn)成本較為高昂，從高能粒子輻照到化學(xué)蝕刻處理，每一步都需要極高的技術(shù)水平和嚴(yán)苛的控制條件，這也就導(dǎo)致了其價格居高不下，限制了它的使用范圍。”王玉蘭教授說。

其次，由于成孔機(jī)制涉及物理和化學(xué)過程的相互交織，核孔膜的孔徑和孔型以及孔密度的精確控制、穩(wěn)定量產(chǎn)仍然是一大難題。“微觀層面來說，哪怕是納米級別的誤差，都可能使核孔膜的性能在某些領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生天壤之別。這種控制難題可能會導(dǎo)致同批次或不同批次產(chǎn)品之間存在差異，進(jìn)一步而言核孔膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化是一個比較難以實現(xiàn)的目標(biāo)。”王玉蘭教授補(bǔ)充說，生物醫(yī)藥高端過濾需要更加精確的孔徑來篩選特定大小的生物物質(zhì)，例如用于血液透析或蛋白質(zhì)分離時，孔徑的不準(zhǔn)確可能使一些有害雜質(zhì)混入或者導(dǎo)致寶貴的生物目標(biāo)物質(zhì)流失。

特別要強(qiáng)調(diào)的是，核孔膜在生產(chǎn)過程中面臨著量產(chǎn)穩(wěn)定性問題，從實驗室跨越到規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)相當(dāng)艱難。王玉蘭教授坦言，“我們從研究核孔膜到實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，大概花了5年的時間；再在此基礎(chǔ)上不斷克服穩(wěn)定性、控制的難題，我們又花了8年多的時間。”正是因為核孔膜生產(chǎn)過程的艱難，才讓王玉蘭教授對其格外珍惜。無論是在實驗室還是在生產(chǎn)線上，總是能夠看到王玉蘭教授小心翼翼收集每一小片核孔膜的身影。

 

王玉蘭教授，受訪者供圖

技術(shù)上來看，鄰得膜已經(jīng)掌握了兩種打孔技術(shù)——加速器輻照和反應(yīng)堆輻照技術(shù)。前者是應(yīng)用范圍較廣的核孔膜打孔技術(shù)，但對設(shè)備、設(shè)備維護(hù)及束流調(diào)控要求較高以及存儲條件控制要求嚴(yán)苛，獲得密度穩(wěn)定性優(yōu)于85%的核孔膜難度較高。

反應(yīng)堆輻照技術(shù)則是一種僅有中、美兩國掌握的打孔技術(shù)，易于實現(xiàn)密度穩(wěn)定性優(yōu)于90%技術(shù)指標(biāo)，也適用于制造要求截留效率更高的核孔膜。而鄰得膜不僅掌握這項技術(shù)，還掌握了加速器輻照的多參數(shù)匹配和密度穩(wěn)定、均勻的能力，解決了核孔膜生產(chǎn)過程中因輻照不均導(dǎo)致的孔密度不穩(wěn)定的問題。

鄰得膜聯(lián)合創(chuàng)始人齊佳談到，“通過對加速器輻照及化學(xué)后處理各項參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控，將核孔膜的孔徑精確控制在納米級別的特定范圍、孔密度的批內(nèi)差大幅降低至極小范圍，讓我們能夠生產(chǎn)出具有高性能和一致性的核孔膜。這意味著，鄰得膜進(jìn)一步拓寬了核孔膜在高端過濾領(lǐng)域中的應(yīng)用探索，將加速在生物制藥、半導(dǎo)體制造等高精尖行業(yè)的深度融合與應(yīng)用，有望打破國外企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域中核孔膜技術(shù)的長期壟斷局面。”

02

基于全球獨創(chuàng)非對稱孔結(jié)構(gòu)，**“膀胱癌腫瘤細(xì)胞采集器”獲批上市

在核孔膜改性方面，鄰得膜更是具有全球**的創(chuàng)新工藝——非對稱孔結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的核孔膜為雙錐孔或圓柱孔相比，非對稱孔結(jié)構(gòu)具有諸多顯著優(yōu)勢：

● 在流體通過性能上，單錐孔的特殊形狀使得流體在膜孔內(nèi)的流動阻力更小，流速更快，在維持高截留效率的同時大大提高了液體通量和膜再生能力。

● 在抗污染性能方面，傳統(tǒng)雙錐孔或圓柱孔在長期使用過程中，容易因雜質(zhì)吸附而導(dǎo)致孔徑變小甚至完全堵塞，而單錐孔則能憑借其結(jié)構(gòu)特性讓雜質(zhì)更易被流體沖走，有效減少了雜質(zhì)在孔內(nèi)的沉積和堵塞概率，延長了核孔膜的使用壽命，減少了頻繁更換膜組件的麻煩和成本。

● 在分離精度上，單錐孔可以實現(xiàn)更精準(zhǔn)的物質(zhì)分離。通過對單錐孔的孔徑和錐度等參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，能夠?qū)Σ煌胶托再|(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行更細(xì)致的篩分。

● 一組對比性實驗中，傳統(tǒng)核孔膜過濾835ml沸水后堵塞，無法再生；而鄰得膜改性膜過濾30L沸水后，仍可繼續(xù)連續(xù)過濾，且濾餅易被清除使膜再生。

基于這一獨創(chuàng)性的改性修飾，鄰得膜拓寬了核孔膜在生物醫(yī)藥高端過濾領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，在免疫載體、生物芯片及生物醫(yī)藥等關(guān)鍵應(yīng)用場景中展現(xiàn)出**性能。在生物制藥領(lǐng)域的純化工藝等各過濾環(huán)節(jié)，經(jīng)修飾后的核孔膜能夠精準(zhǔn)篩選目標(biāo)物質(zhì)，顯著提高了目標(biāo)物質(zhì)的得率，為生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的高效生產(chǎn)與質(zhì)量提升提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

其初代產(chǎn)品——第一代膀胱癌腫瘤細(xì)胞采集器，已成功獲NMPA批準(zhǔn)上市，現(xiàn)正持續(xù)優(yōu)化升級，致力于進(jìn)一步削減臨床應(yīng)用成本，提升產(chǎn)品性價比與實用性。

膀胱癌腫瘤細(xì)胞采集器，受訪者供圖

具體而言，膀胱癌腫瘤細(xì)胞采集器可應(yīng)用于尿路上皮癌早篩以及液體活檢中循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）的富集。“在尿路（包括腎盂、輸尿管、膀胱）有腫瘤時，腫瘤細(xì)胞會脫落下來進(jìn)入尿液，采集器通過核孔膜技術(shù)將脫落細(xì)胞富集出來，進(jìn)而進(jìn)行病理制片、細(xì)胞形態(tài)分析、癌癥分期分型等”，齊佳指出，過往尿液中細(xì)胞富集檢測的方法有兩種——離心沉渣法和薄膜液基法，前者可能會有漏檢或影響細(xì)胞完整性的問題，后者已非常普及，但所用的膜材料價格十分昂貴。

除了持續(xù)迭代升級的尿路上皮癌腫瘤細(xì)胞采集器外，鄰得膜還開發(fā)了多個生命科學(xué)上游產(chǎn)品管線，包括平面式一次性細(xì)胞灌流培養(yǎng)濾膜、細(xì)胞灌流培養(yǎng)濾芯產(chǎn)品以及微濾、超濾膜包等。目前，已經(jīng)有多項產(chǎn)品與生命科學(xué)上游頭部企業(yè)合作完成相關(guān)性能測試及產(chǎn)品供貨。

03

從科研創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)路徑，探索底層技術(shù)的商業(yè)化潛力

80年代從北京大學(xué)核物理專業(yè)畢業(yè)，王玉蘭教授又奔赴日本攻讀早稻田核物理與核工程博士學(xué)位，歸國后在清華大學(xué)工作近20年。在核孔膜領(lǐng)域，王玉蘭教授從基礎(chǔ)研究做起，帶領(lǐng)團(tuán)隊攻破核孔膜“卡脖子”技術(shù)并實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，參與完成了我國兩項核孔膜技術(shù)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，擁有50多項相關(guān)專利。

現(xiàn)在，在核孔膜材料領(lǐng)域深耕30年的王玉蘭教授又投身于產(chǎn)業(yè)界，致力于將國際**的核孔膜技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域。目前，鄰得膜不僅通過技術(shù)攻關(guān)實現(xiàn)了核孔膜的規(guī)模化量產(chǎn)，將產(chǎn)品成本大幅度降低；更通過多項原創(chuàng)性技術(shù)將核孔膜的性能提升，拓展應(yīng)用至超過6個領(lǐng)域。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，針對由于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀導(dǎo)致生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上存在損耗、能耗過高等問題，鄰得膜開發(fā)的常溫物理保鮮技術(shù)利用膜的微孔參數(shù)控制，實現(xiàn)生鮮果蔬的生命延長，降低損耗與能耗，減少環(huán)境污染，獲得農(nóng)業(yè)從業(yè)者高度認(rèn)可，已在地方農(nóng)產(chǎn)品牌水果推廣應(yīng)用。 

核孔膜在保鮮領(lǐng)域應(yīng)用，受訪者供圖

相較傳統(tǒng)保鮮包裝，核孔膜保鮮透氣性佳、效果持久、適配性強(qiáng)，能降低冷藏依賴，為農(nóng)產(chǎn)品儲運(yùn)提供便捷經(jīng)濟(jì)方案，在生鮮果蔬、花卉等多領(lǐng)域前景廣闊。核孔膜具有均勻且可控的孔徑，可依被保鮮物呼吸特性精準(zhǔn)調(diào)控包裝內(nèi)氣體交換速率。如水果、蔬菜保鮮時，核孔膜包裝能營造適宜的低氧高二氧化碳高濕度環(huán)境，抑制果蔬呼吸和蒸騰，延緩成熟衰老，減少營養(yǎng)損耗和水分流失萎蔫，且避免無氧呼吸致害。

在產(chǎn)品開發(fā)方面，對核孔膜鉆研超過30年的王玉蘭教授始終有一個樸素的夢想，“需求是創(chuàng)新的源動力，也是企業(yè)前行的導(dǎo)向。成立幾年來，鄰得膜已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了不錯的成績，但長遠(yuǎn)來看，我們不僅僅是一個膜材料生產(chǎn)商，更希望能夠?qū)⑾冗M(jìn)的原創(chuàng)技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域中，讓他變成產(chǎn)品、變成商品，惠及更多的用戶。再長遠(yuǎn)一點來說，鄰得膜不僅僅是產(chǎn)品公司，而是最終成長為一家技術(shù)方案解決公司，具有更強(qiáng)的生命力。”

近年來，全球核孔膜行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的態(tài)勢， 年復(fù)合增長率超過21%。這片廣闊的藍(lán)海，蘊(yùn)含著無限的潛力與機(jī)遇。

鄰得膜正在進(jìn)行更多原創(chuàng)核孔膜產(chǎn)品的開發(fā)并實現(xiàn)商業(yè)化，誠邀醫(yī)療創(chuàng)新企業(yè)、產(chǎn)業(yè)端探索者、行業(yè)伙伴洽談更多合作，共創(chuàng)美好未來。