在20世纪60年代,膜过滤器的出现标志着一个新时代的开始,当时,0.45微米级别的膜被认为是“除菌级”的标准。这些薄膜过滤器广泛应用于生物制品和液体药品中,以去除细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。为验证过滤效果,一种名为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)的细菌作为标准菌株而被采用。但就在60年代末期,一项令人震惊的发现提出了新的挑战。在蛋白质溶液中分离出来的一种微小细菌,即缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),显示出其细胞可以穿透孔径为0.45微米的滤膜。当这种细菌达到10⁴-10^6个细胞/平方厘米时,它们会成功地通过这个尺寸的小孔。
随后,该问题引发了一系列研究,这些研究表明,为了确保更高水平的净化,需要使用具有更小孔径——至少0.2或0.22微米——的滤膜。因此,从那时起,“除菌级”过滤器就要求使用这样的密集度筛选材料。这一要求得到了进一步强化,因为最近科学家们还发现了一种能穿越0.1微米过滤网的大型螺旋形杆状细菌(Leptospira licerasiae),这使得对未来可能需要提高“除菌”定义或在工艺流程中添加额外清洁措施成为必要。
那么,为何将“除虫”定义为0.22μm呢?要解答这一问题,我们需要考虑到毛细管直径、形状校正因子、润湿状态下的水面张力和克服表面张力的压力,以及液体与毛细管壁接触角之间复杂相互作用。此外,“除虫”并不仅仅是一个物理尺寸的问题,而是一个功能性定义,由ASTM F838-15规范所规定,即能够稳定地排出大于等于1×107cfu/cm²有效面积上的缺陷短波单胞球类病原体产生无污染产品。
利用此技术去除液体中的生物污染物不仅有助于保持产品无害,还能够保护物理化学和生物学属性不受破坏。尽管巴斯德已经记录了早期应用此技术,但直到二战后才开始大规模商业化生产并广泛使用。此次进展主要经历了瓷质滤柱阶段,再石棉纺织夹层阶段,最终发展至今日薄膜技术阶段,其中每一步都代表着对净化过程理解深入的一个重要里程碑。