新技术能“筛”氙气,稀缺手术麻醉剂可一用再用

800次阅读  |  发布于5年以前

174602_liuh_1578380824134_b.jpg

用于现代医疗麻醉氙气在线回用的中空纤维分子筛膜技术示意图 南京工业大学宣传部供图

这一成果发表在《德国应用化学》上。

麻醉剂也有供不应求的时候,必须依靠回收再利用满足临床需求。那么,氙气究竟是一种什么样的麻醉剂?科学家又是如何制备,怎样回收再利用呢?

吸入式麻醉剂的“贵族”

氙气,因稀少和昂贵,被麻醉学界称为吸入麻醉药的“贵族”。

氙是一种惰性气体,存在于地球的空气中。氙本身无毒,人吸入后以原形排出,但在高浓度时有窒息作用。氙有麻醉性,它和氧的混合物(20%氙气与80%氧气)能对人体形成麻醉。氙气主要通过抑制中枢神经系统NMDA受体和乙酰胆碱受体而产生麻醉作用。

临床研究发现,氙气麻醉效能强,具有一定的镇痛作用,所需辅助用药极少,特别是麻醉诱导快,苏醒快,不易受生物转化的影响,是已知对心血管影响最小的一种麻醉药,因此氙气是一种理想的麻醉剂。氙气可用于多种手术的麻醉,如普外科、妇科、整形科及骨科手术。

但是,氙气价格昂贵。在临床使用中,如何实现氙气随着病人的呼吸排出体外后,继续收集并循环使用,一直是待解的难题。

临床手术中,病人在被麻醉过程中组织代谢仍正常进行,用作麻醉药剂的氙气,被病人不断地吸进去再呼出来。病人在呼吸氙气的同时,也不断呼出二氧化碳,在这个闭路循环呼吸麻醉器械里,当二氧化碳的浓度积累到一定程度,就会造成二氧化碳中毒。因此二氧化碳和氙气的混合气体必须定时排出,更换新鲜的氙气。

“目前,氙气的唯一可开采性来源是空气,多级深冷精制工艺能耗较高;同时,氙气在空气中的浓度极低,仅为0.087ppm,市场供应量也极为有限。即使全球生产的高纯度氙气都应用于医疗麻醉,可服务的临床病例也不超过80万人次。”论文通讯作者顾学红介绍。

分子筛膜“把门”拦住氙气

“我们的工作,就是要把分子筛膜放到麻醉闭路循环系统里面,将麻醉过程中人体组织代谢产生的二氧化碳及时移走,这样氙气在里面就可以循环使用了,不需要更换新的氙气,从而降低麻醉过程中氙气的用量和麻醉的成本。”论文通讯作者、第一作者王学瑞说。

分子筛膜是一类具有规整孔道结构的硅铝酸盐材料,有效孔径由分子筛的孔道结构决定,是气体分子间精密分离的理想膜材料。南京工业大学等科研院所已成功实现分子筛膜在有机溶剂与水分离中的工业应用,打破了日本和德国等少数国家的技术垄断,填补了我国在该领域的技术空白。

“将分子筛膜用于气体分离,我们已经研究了10年。如何实现分子筛膜气体分离的大规模工业应用,是亟待突破的瓶颈,也是目前学术界和产业界共同关注的焦点问题。”王学瑞介绍,课题组为此研发了中空纤维分子筛膜用于现代医疗麻醉氙气在线回用新技术。

课题组在研究中发现,气体分子在渗透通过分子筛膜时,二氧化碳分子“跑”得更快,它的渗透速度比氙气分子快两个数量级。王学瑞解释说:“二氧化碳分子渗透速率快,最早进入分子筛孔道并吸附,但是二氧化碳分子与分子筛孔道相互作用力相对较弱,很容易被作用力更强的氙气分子‘挤’出去。”

使用该技术,氙气的回收率高达99%以上,过程能耗非常低,因此这种氙气在线回用技术,具有明显的技术优势和经济优势。同时,专家表示,该膜材料可在模拟体系中连续运行300小时以上,性能保持稳定,有望据此开发新型的医疗麻醉器械,服务于我国现代化医疗体系建设。

推荐文章

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

Copyright© 2013-2020

All Rights Reserved 京ICP备2023019179号-8