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一种新型纳米生物技术水膜

2006年12月13日


在所有的活细胞中,都存在着运输水的通道——水通道蛋白。它们是蛋白质,只运输纯水分子。它们具有独特的选择性,作为自然本身的膜系统非常有效。在FP6下,一个新的为期3年的欧盟STREP项目的目的是研究如何在工业上利用这些独特的特性:重组水通道蛋白分子将嵌入水过滤膜。这个想法的发明者是创业公司Aquaporin ApS。DHI是9个欧洲合作伙伴项目的协调人,请参阅www.membaq.eu。

嵌入膜中的水通道蛋白分子(脂质分子)示意图
嵌入膜中的水通道蛋白分子(脂质分子)示意图

纳米生物技术研究表明,水通道蛋白具有100%的选择性:只有水分子通过。它们还能保持较高的透水率。膜技术是另一种快速发展的过滤分离技术。为了提高膜的效率,已经做了大量的研究。MEMBAQ项目结合了这两项前沿研究。这种组合以前从未出现过。一种含有水通道蛋白的新型过滤膜理论上可以提高50倍的效率(减少能量输入)。它确实是水工业的突破性创新,例如水净化(每年花费数十亿欧元)、盐度梯度能源生产(每年可开发潜力为2000太瓦时)、废水回收(水再利用)。MEMBAQ项目将1)产生重组水通道蛋白,2)通过计算机模拟设计纳米膜,3)将水通道蛋白纳入稳定膜,4)根据压力、ph等特性设计膜,5)最后在三个应用中测试膜:水净化,渗透能,废水回收再利用。

水通道蛋白分子的AFM(原子力显微镜)图像
水通道蛋白分子的AFM(原子力显微镜)图像

在MEMBAQ,水部门的实际市场需求被用作加速纳米技术研究和创新的驱动力。利用膜中嵌入的天然蛋白质来过滤其他液体和气体存在着巨大的潜力。

汉斯·g·Enggrob

hge@dhigroup.com