Pores irréguliers, faibles débits :Les membranes filtrantes en plastique utilisées en filtration stérile ne garantissent pas toujours que les conditions soient réellement stériles. Les membranes filtrantes en oxyde d'aluminium sont plus fiables - la taille des nanopores peut être déterminée avec précision. Même les plus petits virus ne peuvent pas traverser la membrane.

Les bons sont gardés, les mauvais éliminés - que, en un mot, est le principe de la filtration stérile :une membrane de filtration libère les liquides des particules et germes indésirables. Rien de plus gros que les pores du filtre, seulement quelques dix millièmes de millimètre de diamètre, peut passer. Membranes conventionnelles, généralement en plastique, viennent avec des limites :leurs pores ne sont pas uniformément répartis et sont parfois trop larges - et les particules s'y glissent après tout. Les membranes de filtration conventionnelles n'ont également pratiquement aucun moyen d'arrêter les virus :parce que la plupart des virus sont plus petits que les pores, cette technologie n'offre aucun moyen de les filtrer.

Maintenant, chercheurs de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM à Halle, Allemagne, ont créé une nouvelle génération de membranes de filtration :Ils ont développé des membranes en céramique avec une structure de pores uniforme et une distribution de taille de pores très serrée et uniforme. « Par rapport aux membranes céramiques que nous avons vues précédemment, ils offrent une meilleure stabilité mécanique et des débits considérablement plus élevés. Par conséquent, pour la première fois, ils sont également capables de remplacer les membranes polymères", note Annika Thormann, chef de projet chez IWM. Ces membranes garantissent des résultats de filtration beaucoup plus fiables que les membranes polymères. Les images au microscope électronique des membranes le prouvent :les pores sont régulièrement alignés les uns à côté des autres comme les nids d'abeilles d'une ruche, l'un identique à l'autre.

Pour produire de telles membranes de filtration, ce qu'il faut d'abord, c'est la bonne matière première :« Nous utilisons de l'aluminium très pur que nous façonnons à la forme souhaitée à l'aide d'équipements d'extrusion et de structuration thermomécanique », explique Thormann. Mais comment pouvez-vous créer de minuscules pores sur une plaque d'aluminium avec une telle précision ? "Une réaction chimique fait l'affaire", dit Thormann. La pièce moulée en aluminium est placée dans un bain acide où s'effectue l'oxydation anodique. Une couche d'oxyde de quelques microns d'épaisseur se forme à la surface lors de l'électrolyse. "De minuscules pores se forment dans l'aluminium lors de l'oxydation, " explique Thormann. Ces nanopores sont en forme de nid d'abeille, verticale à la surface, et sont disposés parallèlement les uns aux autres. "Pour définir la taille des pores, nous devons maintenir la tension et la concentration de l'acide stables", note Thormann. L'épaisseur de la couche nanoporeuse - et donc le débit de la membrane elle-même - peut également être ajustée via la durée du processus d'oxydation. À la fin, il ne reste plus qu'à ouvrir les pores. Cette étape est accomplie avec une gravure chimique pour éliminer l'aluminium résiduel inutile.

Le résultat :des membranes de filtration de haute précision avec un niveau de porosité élevé. "On peut faire varier les diamètres des pores entre 15 et 450 nanomètres", dit Thormann. A 15 nanomètres, même les plus petits virus n'ont aucune chance de passer à travers. Les nouvelles membranes de filtration sont particulièrement bénéfiques pour la biotechnologie. Outre l'utilisation des propriétés de filtration pour produire des milieux stériles, les membranes peuvent également faciliter l'ingénierie tissulaire - la culture de tissus artificiels - grâce à leur grande porosité.