Oregelbundna porer, låga flödeshastigheter:Plastmembranfiltren som används vid sterilfiltrering säkerställer inte alltid att förhållandena verkligen är sterila. Filtermembran av aluminiumoxid är mer pålitliga - storleken på nanoporerna kan bestämmas med precision. Även de minsta virus kan inte passera genom membranet.

De goda bevaras, de dåliga avskaffade - det, i ett nötskal, är principen bakom sterilfiltrering:Ett filtreringsmembran frigör vätskor från oönskade partiklar och bakterier. Inget större än filtrets porer, bara några tiotusendelar av en millimeter i diameter, kan passera. Konventionella membran, vanligtvis gjord av plast, kommer med begränsningar:Deras porer är inte jämnt fördelade och ibland för breda - och partiklar glider igenom trots allt. Konventionella filtreringsmembran har praktiskt taget inget sätt att stoppa virus:Eftersom de flesta virus är mindre än porerna, denna teknik erbjuder inget sätt att filtrera bort dem.

Nu, forskare vid Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM i Halle, Tyskland, har skapat en ny generation av filtreringsmembran:De utvecklade keramiska membran med en enhetlig porstruktur och en mycket snäv och jämn porstorleksfördelning. "Jämfört med de keramiska membranen vi har sett tidigare, de erbjuder bättre mekanisk stabilitet och betydligt högre flödeshastigheter. Som ett resultat, för första gången kan de också ersätta polymermembran", konstaterar Annika Thormann, projektledare på IWM. Dessa membran garanterar mycket mer tillförlitliga filtreringsresultat än polymermembran gör. Elektronmikroskopbilder av membranen bevisar:Porerna är regelbundet inriktade bredvid varandra som bikakor i en bikupa, en identisk med den andra.

För att producera sådana filtreringsmembran, det som krävs först är rätt råvara:"Vi använder högrent aluminium som vi formar till önskad form med hjälp av extruderingsutrustning och termomekanisk strukturering", Thormann förklarar. Men hur kan du skapa små porer på en aluminiumplatta med sådan precision? "En kemisk reaktion gör jobbet", säger Thormann. Den gjutna aluminiumdelen placeras i ett syrabad där anodoxidation sker. Ett bara några mikrometer tjockt oxidskikt bildas på ytan under elektrolys. "Små porer bildas i aluminiumet under oxidation, " förklarar Thormann. Dessa nanoporer är bikakeformade, vertikalt mot ytan, och är anordnade parallellt med varandra. "För att ställa in porstorleken, vi måste hålla spänningen och koncentrationen av syran stabil", Thormann konstaterar. Tjockleken på det nanoporösa skiktet - och därmed flödet av själva membranet - kan finjusteras också via oxidationsprocessens varaktighet. I slutet, det enda steget som återstår är att öppna upp porerna. Detta steg utförs med kemisk etsning för att avlägsna onödiga rester av aluminium.

Resultatet:Högprecisionsfiltreringsmembran med hög porositetsnivå. "Vi kan variera pordiametrar mellan 15 och 450 nanometer", säger Thormann. Vid 15 nanometer, inte ens de minsta virusen har en chans att glida igenom. De nya filtreringsmembranen är särskilt fördelaktiga för biotekniken. Förutom användningen av filtreringsegenskaperna för att producera sterila medier kan membranen också underlätta vävnadsteknik - odling av konstgjord vävnad - tack vare deras höga porositet.