Semipermeabel membran

En semipermeabel membran (halvgjennomslippelig membran) er en biologisk eller syntetisk membran (hinne) som er gjennomtrengbar for enkelte typer molekyler eller ioner. Gjennomgangshastigheten avhenger av trykket, konsentrasjonen og temperaturen av molekylene eller de oppløste stoffene på hver side, samt permeabiliteten til membranen for hvert løsemiddel. Avhengig av membran og løsemiddel, kan permeabilitet avhenge av løsningsstørrelse, løselighet, egenskaper eller kjemi. Hvordan membranen er konstruert for å være selektiv i sin permeabilitet, vil bestemme hastigheten og permeabiliteten. Mange naturlige og syntetiske materialer tykkere enn en membran er også semipermeable. Et eksempel på dette er den tynne filmen på innsiden av egget. Merk at en semipermeabel membran ikke er den samme som en selektiv permeabel membran. Semipermeabel membran beskriver en membran som lar noen partikler passere (etter størrelse), mens den selektivt permeable membranen vil velge hva som passerer gjennom (størrelse er ikke en faktor).

Skjematisk skisse av en semipermeabel membran under en hemodialysbehandling. Skissen viser hvordan små partikler kan passere fra blod (rødt) gjennom en semipermeabel membran (gult) over til dialysevæske (blått), men hvordan eksempelvis blodplater ikke kan det, på grunn av sin størrelse eller kjemiske sammensetning.

Biologiske membraner

Et eksempel på en biologisk semipermeabel membran er lipiddobbelaget, som er basert på plasmamembranen som omgir alle biologiske celler. En gruppe fosfolipider (bestående av et fosfathode og to fettsyrehaler) ordnet i et dobbeltlag, det fosfolipide dobbeltlaget er en semipermeabel membran som er veldig spesifikk i permeabilitet. De hydrofile fosfathodene er i det ytre laget og utsatt for vanninnholdet utenfor og i cellen. De hydrofobe halene er laget skjult i innsiden av membranen. Fosfolipid-dobbeltlaget er mest permeabelt for små, uladede oppløste stoffer. Proteinkanaler flyter gjennom fosfolipidene, og samlet er denne modellen kjent som den flytende mosaikkmodellen. Aquaporiner er proteinkanalporer som er gjennomtrengelige for H₂O (vann).

Et eksempel på en semipermeabel membran er de fosfolipider som utgjør en viktig del i levande organismeers cellemembran.

Omvendt osmose

Diffusjonen av vann gjennom en selektiv permeabel membran kalles osmose. Dette tillater bare visse partikler å gå gjennom, inkludert vann og etterlater oppløste stoffer, inkludert salt og andre forurensninger. I prosessen med omvendt osmose brukes tynnfilmskomposittmembraner (TFC eller TFM). Dette er semipermeable membraner produsert hovedsakelig for bruk i vannrensings- eller avsaltingssystemer. De har også bruk i kjemiske applikasjoner som batterier og brenselceller. I hovedsak er et TFC-materiale en molekylsikt konstruert i form av en film av to eller flere lagvise materialer. Prof. Sidney Loeb og Srinivasa Sourirajan oppfant den første praktiske syntetiske semipermeable membranen. Membraner som brukes i omvendt osmose er generelt laget av polyamid, primært valgt for dens permeabilitet for vann og relativ ugjennomtrengelighet for forskjellige oppløste urenheter, inkludert saltioner og andre små molekyler som ikke kan filtreres. Et annet eksempel på en semipermeabel membran er dialyseslanger.