[发明专利]一种扩散池膜组件及扩散池

说明书

技术领域

扩散池通常由供体室、受体室、屏障固定装置、维持装置以及取样和检测装置组成，可用于模拟物质（分子、离子、颗粒或液滴等）穿过各种屏障的扩散过程，应用于与扩散相关的实验研究中。本发明所涉及的膜组件是扩散池系统中的屏障固定装置中的一种。

背景技术

扩散池目前已经在医药科学、催化科学、环境科学和地质科学等研究领域得到广泛应用，因此也产生了各种不同类型的扩散池来满足不同的研究需要，例如能在扩散过程中对屏障供氧的扩散池用于药物筛选中的生物膜屏障、能在扩散过程中监测膜两侧电化学性质的扩散池用于催化剂的研究等等。目前已有多种商品化的扩散池仪器问世，包括含有多个扩散池的恒温装置乃至整套全自动取样分析系统，其中应用最广的是美国permegear公司生产的不同类型扩散池。

但是这些扩散池的专利技术主要是在取样方式、监测方式扩散池外部环境的维持方式以及扩散屏障周围环境的维持方式进行创新，在屏障固定装置方面却没有本质区别（均通过两个磨砂的法兰平面夹牢），因此只能应用在本身具有一定强度的固态扩散屏障的研究中，例如皮肤、胃肠道粘膜、岩石薄片、催化剂载体等，不适用于一些非固态扩散屏障，例如粘液层（分布于组织粘膜外侧的粘液状液膜），血液，面霜，半固体培养基，单层细胞，污水处理池中的污泥等，因为这种特殊的扩散介质无法在法兰之间夹牢形成完整的屏障。

因而常规扩散池无法满足一些特殊情况下研究的需要，例如在口服药物剂型的研究中，需要模拟新剂型穿过肠壁进入血液的过程，肠壁从结构上由多层构成，其中对药物扩散其主要阻碍作用的是粘液层和上皮细胞层，粘液层是由粘液素（糖蛋白）、脂质、无机盐、细胞碎片、免疫球蛋白等成分构成的粘稠半固态或液态物质，粘附于肠壁内侧由肠道上皮细胞向肠腔内不断分泌更新，起到润滑和防止外源有害物质（毒素、细菌、病毒等）入侵的作用。常规扩散池无法应用于上述研究中，具体见实施例1，而包含本发明所述膜组件的扩散池，可将粘液层置于独立的屏蔽小室中，允许药物从供体室扩散进入屏障小室，穿过粘液层，最终进入受体室，研究扩散动力学过程。

发明内容

本发明涉及一种扩散池膜组件，其优点在于能够将非固态屏障物质设置于扩散池的供体室与受体室之间，所述非固态屏障包括血浆、细胞、粘液、培养基、面霜和泥浆等物质。所述膜组件可以应用到已商品化的Franz扩散池或水平扩散池，不需要改变原来扩散池的结构与元件，也可以应用在自行设计的扩散池中。设置有所述膜组件的扩散池能够模拟和检测物质穿过非固态屏障时的扩散过程。

本发明所涉及膜组件的基本设计思路是利用合适的滤膜将非固态屏障与供体室和受体室中的样品分隔开。所述滤膜允许研究对象从供体室穿过膜组件进入受体室，同时防止膜组件内部的非固态屏障进入供体室或受体室，并且避免了供体室与受体室中由于搅拌和取样等造成的扰动对非固态屏障的影响。

所述的新型膜组件主要由两部分构成，其一是一个可分离的具有支撑和密封作用的外壁，其二是被多层滤膜以及滤膜之间具有一定厚度的定容圈垫片分割而形成的多层（或单层）屏障小室结构。

所述的小室结构用于容纳需要研究的非固态屏障。非固态屏障的体积和厚度由定容圈的内径和厚度决定。针对所选择的滤膜，在多层小室的滤膜外侧可以设置或不设置增强网，用以限定屏障小室的体积，防止柔软的滤膜向一侧膨胀。

所述的外壳结构可将所述的小室结构包含于内部并压紧，仅暴露前后两侧的有效接触面积，分别与供体室和受体室连接，需要研究的扩散物位于供体室中。

在一次应用本发明进行的典型实验中，供体室中的扩散物穿过连接孔进入膜组件后首先穿过最靠近供体室的第一层滤膜，进入第一个屏障小室，然后穿过屏障，进而穿过第二层滤膜进入下一个屏障小室，直到最终进入受体室。在这一过程中可以通过手动或自动取样检测供体室和受体室中扩散物的浓度，然后绘制扩散动力学曲线；还可以通过连接外界与屏障小室的通孔对每一层小室中的非固态屏障进行原位更换和取样。

附图说明

图1——传统垂直扩散池（Franz扩散池）的结构示意图；

图2——所述扩散池的结构示意图；

图3——所述扩散池中供体室和受体室的纵切面示意图；

图4——膜组件分解后的纵切面示意图；

图5——膜组件中外壁A从膜空腔侧的俯视图；

图6——实施例1中受体室中药物浓度与药物跨粘液层扩散速率曲线

图7——实施例3中受体室中药物浓度与药物跨粘液层扩散速率曲线

图8——实施例4中受体室中药物浓度与药物跨粘液层扩散速率曲线