基於30年的研究基礎，清華大學核能與新能源技術研究院王玉蘭研究團隊成功突破國產核孔膜技術瓶頸，成功將功能核孔膜對PM2.5的防護效率提升至98%及以上，為製作PM2.5防護口罩、防霾透氣窗紗等空氣防護產品提供了效能優越的優良材料。
2020年，王玉蘭教授正式從清華大學退休全職創辦鄰得膜科技公司（以下簡稱“鄰得膜”），實現了全球獨創非對稱孔的技術突破，並解決了穩定性較差、孔徑和孔型控制難、量產困難、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”的企業名字出自《論語》“德不孤，必有鄰”這一名句。“企業價值創造的核心力量，在於其擁有的突破性技術。而我們創辦企業的初衷，就是為了讓科技惠及更多的人，為大眾服務。”
隨著高精尖的技術壁壘和量產難題被逐一攻破，核孔膜的產業化應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，不過在應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濟價值的情況下，透過攻破技術難關使其能夠儘可能為中國所用。”
尤其在生物醫藥端，基於全球獨創非對稱孔的改性修飾技術，鄰得膜拓寬了核孔膜在高階過濾領域的應用範疇，在免疫載體、細胞灌流培養等關鍵應用場景中展現出卓越效能。
01
掌握關鍵輻照及化學後處理技術，攻克精度與量產的“卡脖子”難題
核孔膜（核徑跡蝕刻微孔膜）是一種透過高能粒子或核反應堆中的熱中子引發的重核裂變碎片照射有機高分子薄膜（如聚碳酸酯），在原子核走過的路徑上留下輻照損傷通道，再經過化學蝕刻處理，將損傷通道轉變為直通微孔而製得的濾膜。孔徑大小均一，直徑範圍從幾奈米到幾十微米，跨越4個數量級。
核孔膜具有孔徑精確可調、機械強度高、化學和熱穩定性好、生物相容性好等多重優勢，在分離、過濾及檢測等多個領域擁有廣泛應用前景，能夠被應用於生物製藥、食品、電子、環境工程等多領域，還能被用於超低溫絕熱材料、奈米微米級物體的合成及同位素分離、氣體分離等廣泛領域。
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壁壘。“首先，核孔膜的生產成本較為高昂，從高能粒子輻照到化學蝕刻處理，每一步都需要極高的技術水平和嚴苛的控制條件，這也就導致了其價格居高不下，限制了它的使用範圍。”王玉蘭教授說。
其次，由於成孔機制涉及物理和化學過程的相互交織，核孔膜的孔徑和孔型以及孔密度的精確控制、穩定量產仍然是一大難題。“微觀層面來說，哪怕是奈米級別的誤差，都可能使核孔膜的效能在某些領域的應用產生天壤之別。這種控制難題可能會導致同批次或不同批次產品之間存在差異，進一步而言核孔膜的質量標準化是一個比較難以實現的目標。”王玉蘭教授補充說，生物醫藥高階過濾需要更加精確的孔徑來篩選特定大小的生物物質，例如用於血液透析或蛋白質分離時，孔徑的不準確可能使一些有害雜質混入或者導致寶貴的生物目標物質流失。
特別要強調的是，核孔膜在生產過程中面臨著量產穩定性問題，從實驗室跨越到規模化工業生產相當艱難。王玉蘭教授坦言，“我們從研究核孔膜到實現規模化量產，大概花了5年的時間；再在此基礎上不斷克服穩定性、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。
技術上來看，鄰得膜已經掌握了兩種打孔技術——加速器輻照和反應堆輻照技術。前者是應用範圍較廣的核孔膜打孔技術，但對裝置、裝置維護及束流調控要求較高以及儲存條件控制要求嚴苛，獲得密度穩定性優於85%的核孔膜難度較高。
反應堆輻照技術則是一種僅有中、美兩國掌握的打孔技術，易於實現密度穩定性優於90%技術指標，也適用於製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，還掌握了加速器輻照的多引數匹配和密度穩定、均勻的能力，解決了核孔膜生產過程中因輻照不均導致的孔密度不穩定的問題。
鄰得膜聯合創始人齊佳談到，“透過對加速器輻照及化學後處理各項引數的精準調控，將核孔膜的孔徑精確控制在奈米級別的特定範圍、孔密度的批內差大幅降低至極小範圍，讓我們能夠生產出具有高效能和一致性的核孔膜。這意味著，鄰得膜進一步拓寬了核孔膜在高階過濾領域中的應用探索，將加速在生物製藥、半導體制造等高精尖行業的深度融合與應用，有望打破國外企業在相關領域中核孔膜技術的長期壟斷局面。”
02
基於全球獨創非對稱孔結構，首款“膀胱癌腫瘤細胞採集器”獲批上市
在核孔膜改性方面，鄰得膜更是具有全球獨家的創新工藝——非對稱孔結構。與傳統的核孔膜為雙錐孔或圓柱孔相比，非對稱孔結構具有諸多顯著優勢：
● 在流體透過效能上，單錐孔的特殊形狀使得流體在膜孔內的流動阻力更小，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。
● 在抗汙染效能方面，傳統雙錐孔或圓柱孔在長期使用過程中，容易因雜質吸附而導致孔徑變小甚至完全堵塞，而單錐孔則能憑藉其結構特性讓雜質更易被流體沖走，有效減少了雜質在孔內的沉積和堵塞機率，延長了核孔膜的使用壽命，減少了頻繁更換膜元件的麻煩和成本。
● 在分離精度上，單錐孔可以實現更精準的物質分離。透過對單錐孔的孔徑和錐度等引數進行精細調整，能夠對不同粒徑和性質的物質進行更細緻的篩分。
● 一組對比性實驗中，傳統核孔膜過濾835ml沸水後堵塞，無法再生；而鄰得膜改性膜過濾30L沸水後，仍可繼續連續過濾，且濾餅易被清除使膜再生。
基於這一獨創性的改性修飾，鄰得膜拓寬了核孔膜在生物醫藥高階過濾領域的應用範圍，在免疫載體、生物晶片及生物醫藥等關鍵應用場景中展現出卓越效能。在生物製藥領域的純化工藝等各過濾環節，經修飾後的核孔膜能夠精準篩選目標物質，顯著提高了目標物質的得率，為生物醫藥產業的高效生產與質量提升提供了強有力的技術支撐。
其初代產品——第一代膀胱癌腫瘤細胞採集器，已成功獲NMPA批准上市，現正持續最佳化升級，致力於進一步削減臨床應用成本，提升產品價效比與實用性。
膀胱癌腫瘤細胞採集器，受訪者供圖
具體而言，膀胱癌腫瘤細胞採集器可應用於尿路上皮癌早篩以及液體活檢中迴圈腫瘤細胞（CTC）的富集。“在尿路（包括腎盂、輸尿管、膀胱）有腫瘤時，腫瘤細胞會脫落下來進入尿液，採集器透過核孔膜技術將脫落細胞富集出來，進而進行病理製片、細胞形態分析、癌症分期分型等”，齊佳指出，過往尿液中細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胞完整性的問題，後者已非常普及，但所用的膜材料價格十分昂貴。
除了持續迭代升級的尿路上皮癌腫瘤細胞採集器外，鄰得膜還開發了多個生命科學上游產品管線，包括平面式一次性細胞灌流培養濾膜、細胞灌流培養濾芯產品以及微濾、超濾膜包等。目前，已經有多項產品與生命科學上游頭部企業合作完成相關效能測試及產品供貨。
03
從科研創新到產業路徑，探索底層技術的商業化潛力
80年代從北京大學核物理專業畢業，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位，歸國後在清華大學工作近20年。在核孔膜領域，王玉蘭教授從基礎研究做起，帶領團隊攻破核孔膜“卡脖子”技術並實現規模化生產，參與完成了我國兩項核孔膜技術推薦性國家標準，擁有50多項相關專利。
現在，在核孔膜材料領域深耕30年的王玉蘭教授又投身於產業界，致力於將國際一流的核孔膜技術應用到更多領域。目前，鄰得膜不僅透過技術攻關實現了核孔膜的規模化量產，將產品成本大幅度降低；更透過多項原創性技術將核孔膜的效能提升，拓展應用至超過6個領域。
在農業領域，針對由於我國農業經濟結構現狀導致生鮮農產品供應鏈上存在損耗、能耗過高等問題，鄰得膜開發的常溫物理保鮮技術利用膜的微孔引數控制，實現生鮮果蔬的生命延長，降低損耗與能耗，減少環境汙染，獲得農業從業者高度認可，已在地方農產品牌水果推廣應用。
核孔膜在保鮮領域應用，受訪者供圖
相較傳統保鮮包裝，核孔膜保鮮透氣性佳、效果持久、適配性強，能降低冷藏依賴，為農產品儲運提供便捷經濟方案，在生鮮果蔬、花卉等多領域前景廣闊。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調控包裝內氣體交換速率。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溼度環境，抑制果蔬呼吸和蒸騰，延緩成熟衰老，減少營養損耗和水分流失萎蔫，且避免無氧呼吸致害。
在產品開發方面，對核孔膜鑽研超過30年的王玉蘭教授始終有一個樸素的夢想，“需求是創新的源動力，也是企業前行的導向。成立幾年來，鄰得膜已經在一些領域取得了不錯的成績，但長遠來看，我們不僅僅是一個膜材料生產商，更希望能夠將先進的原創技術應用到更多領域中，讓他變成產品、變成商品，惠及更多的使用者。再長遠一點來說，鄰得膜不僅僅是產品公司，而是最終成長為一家技術方案解決公司，具有更強的生命力。”
近年來，全球核孔膜行業市場規模持續擴大，呈現出穩步增長的態勢， 年複合增長率超過21%。這片廣闊的藍海，蘊含著無限的潛力與機遇。
鄰得膜正在進行更多原創核孔膜產品的開發並實現商業化，誠邀醫療創新企業、產業端探索者、行業夥伴洽談更多合作，共創美好未來。