2025年度中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目近日揭晓。由江南大学纺织科学与工程学院副院长马丕波教授作为项目第一完成人,深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司与江南大学共同攻关研发的“膜式氧合器(ECMO)用中空纤维膜材料生产成套装备关键技术”项目,获得中国纺织工业联合会技术发明一等奖。
随着高端医疗装备需求的持续增长与生物医用材料技术的不断进步,纺织行业正加速向功能化、工程化、装备化方向拓展。在我国人口老龄化加剧,心血管疾病、肺部疾病等高发病种不断增多的大背景下,以ECMO为代表的生命支持装备临床应用迅速增长,核心组件——膜式氧合器所依赖的中空纤维膜材料,其制备和编织关键技术长期依赖进口,成为制约我国高端医疗装备发展的“卡脖子”难题。项目第一完成人马丕波教授带领团队深耕中空膜丝结构与智能装备技术多年,成功创研国内首套膜式氧合器(ECMO)用中空纤维膜材料生产成套装备体系,首创连续化纺丝、突破低损伤编织、攻克功能化涂层三大关键技术,协同提升中空膜材料气体交换效率、机械强度与生物相容性,推动了国产ECMO核心材料实现从“无”到“优”的战略跨越,为人民生命健康提供了坚实的关键装备支撑。
创制连续化纺丝装备,实现膜丝“腔稳壁匀”
项目针对传统间歇式纺丝工艺导致的膜丝结构不均、性能波动等行业难题,开创了“多模态精准调控”的连续化纺丝新路径。通过构建“小直径中长径比双螺杆+排空段”脱泡模块与伺服计量泵-恒压喷丝头协同系统,以液体芯液精密挤出替代传统气体成型方式,实现了膜丝空腔结构从“间歇波动”到“稳态均一”的跨越,使膜丝壁厚均匀性实现突破性提升。该技术首次在高速连续生产中实现对膜丝结构的精准控制,为编织环节提供了高性能、高一致性的原料基础,也为国产高端医疗纤维材料的自主制造奠定了装备基石。
创研低损伤编织技术,守护膜丝“完整形态”
针对中空膜丝在编织中易压塌、损伤的行业瓶颈,项目开创了“多维度协同保形”的编织新路径。建立了膜丝结构—性能协同设计理论体系,成功研制出国产首台ECMO专用柔性编织装备,构建自适应张力控制与动态补偿系统,结合“削峰补谷”智能策略与短动程针床协同调控,将编织张力波动系数稳定控制在5%以内。有效杜绝膜丝压塌与断丝,实现了从“易损难织”到“高质保形”的技术跨越,为氧合膜组件的高可靠性编织奠定了工艺基础。
创新功能化涂层路径,实现膜材“功能稳定”
针对传统涂层工艺导致的附着力弱、均匀性差、膜孔堵塞等痛点,项目开创了“多能场耦合稳固”的涂层技术新路径。研发了抗凝涂层组分自主合成纯化技术,通过等离子体协同重构实现涂层附着力提升60%,多通道原位喷涂与监测实现厚度精准控制,紫外/红外/热风多能场协同固化实现快速成型与长效稳定。一举攻克了涂层“易脱落、不均一、堵微孔”三大难题,使膜材料在具备优异生物相容性的同时,实现了临床级功能稳定与长效服役,为ECMO膜材料的可靠应用构筑了关键界面保障。
项目技术已成功应用于体外生命支持系统、血液透析、器官移植等领域,为打破国外垄断、降低医疗成本提供了关键材料支撑。项目组与广州康盛生物科技、深圳华源再生医学等多家企业携手,成功开发高性能中空纤维膜系列产品并持续推广应用。
“科技赋能产业,创新守护生命。”项目核心技术对保障高端医疗装备产业链安全、降低重大疾病救治成本、提升急危重症救治普惠性水平等方面具有重大战略意义,带动了国产化生物医疗产业、智能医疗装备以及电子半导体装备等多领域核心材料协同发展,产生了广泛而深远的产业示范效应与社会影响力,为我国高端医疗装备产业的高质量创新发展注入澎湃动力。
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