DOI:10.1016/j.memsci.2020.118853

糖尿病患者对血糖的实时准确监测要求很高。利用膜实现微量血液的快速分离对于准确测定血糖具有重要意义。在这项工作中，研究者通过在Ca3（PO4）2涂覆尼龙网上静电纺丝聚氨酯（PU），设计了具有薄膜复合结构的Janus膜。通过优化膜的表面润湿性、孔参数和非对称结构，这种Janus膜在分离过程中表现出定向的液体传输性能和减少的液体损耗。当在孔径为1.1μm左右的疏水侧滴入体积为3μL的少量水时，仅在重力作用下该水滴即可在2.86s内穿透Janus膜，同时降低了液体损耗（D2/D1=1.27），这表明其具有出色的液体传输性能。配备该Janus膜的血糖仪可在7.2s内有效去除10μL血液中的红细胞，而且血糖仪的灵敏度提高了4.5％。

图1.用于分离微量血液的薄膜复合结构Janus膜的示意图。

图2.数字照片，由PU纤维层（上）作为疏水层和Ca3（PO4）2包覆尼龙网（下）作为亲水层组成的Janus膜的SEM图像及其相应的水接触角。

图3.不同涂覆循环的Ca3（PO4）2涂覆尼龙网的SEM和水接触角图像：（a）和（b）纯尼龙；（c）和（d）CaP-1；（e）和（f）CaP-2；（g）和（h）CaP-3。

图4.（a）纯尼龙网，Ca3（PO4）2和Ca3（PO4）2涂覆尼龙网的XRD图。（b）Ca3（PO4）2涂覆尼龙网的EDX分析。

图5.水滴在Janus膜上从疏水层到亲水层的动态润湿行为的光学图像：（a）CaP-1-PU-30；（b）CaP-2-PU-30；（c）CaP-3-PU-30。

图6.不同电纺时间的PU纤维层的SEM图像：（a）10分钟；（b）30分钟；（c）50分钟。水滴在Janus膜上从疏水层到亲水层的动态润湿行为的光学图像：（d）CaP-2-PU-10；（e）CaP-2-PU-30；（f）CaP-2-PU-50。

图7.（a）膜结构示意图：（1）Janus膜；（2）尼龙-PAN复合膜。水传输行为的照片：（b）CaP-2-PU-50疏水层上的水滴；（c）CaP-2-PU-50亲水层上的水滴；（d）尼龙-PAN-50疏水层上的水滴；（e）尼龙-PAN-50亲水层上的水滴。

图8.水传输机理的示意图：（a）Janus膜疏水层上的水滴；（b）Janus膜亲水层上的水滴；（c）尼龙-PAN复合膜疏水层上的水滴；（d）尼龙-PAN复合膜亲水层上的水滴。

图9.膜分离之前（a）和之后（b）血液的光学显微图；（c）全血、离心后的血液和分离后的血液的紫外可见吸收光谱。

图10.（a）带有试纸的血糖仪；（b）带有Janus膜和不带有Janus膜的试纸；（c）全血、离心后的血液和分离后的血液的测试时间和血糖水平。