Die Dialyse findet in der Natur statt und die Prinzipien der Dialyse werden seit Tausenden von Jahren vom Menschen unter Verwendung natürlicher Membranen auf tierischer oder pflanzlicher Basis ausgenutzt. Der Begriff Dialyse wurde erstmals in den späten 1800er und frühen 1900er Jahren routinemäßig für wissenschaftliche oder medizinische Zwecke verwendet, Pionierarbeit geleistet durch die Arbeit von Thomas Graham. Die ersten massenproduzierten künstlichen Membranen, die für die Dialyse geeignet waren, waren erst in den 1930er Jahren verfügbar, basierend auf Materialien, die in der Lebensmittelverpackungsindustrie wie Zellophan verwendet wurden. In den 1940er Jahren konstruierte Willem Kolff den ersten Dialysator (künstliche Niere) und behandelte erfolgreich Patienten mit Nierenversagen durch Dialyse über semipermeable Membranen. Heute gibt es Dialyseschläuche für Laboranwendungen in einer Vielzahl von Abmessungen und Molekulargewichtsabschnitten (MWCO). Neben Schläuchen finden sich Dialysemembranen auch in einer Vielzahl verschiedener vorformatierter Geräte, was die Leistung und Benutzerfreundlichkeit der Dialyse erheblich verbessert.
Es werden verschiedene Dialyseschläuche oder Flachmembranen hergestellt und als unterschiedliche Molekulargewichtsgrenzwerte (MWCO) im Bereich von 1-1.000.000 kDa charakterisiert. Die MWCO-Bestimmung ergibt sich aus der Anzahl und mittleren Größe der bei der Herstellung der Dialysemembran entstehenden Poren. Die MWCO bezieht sich typischerweise auf die kleinste durchschnittliche Molekülmasse eines Standardmoleküls, das bei längerer Dialyse nicht effektiv über die Membran diffundiert. So wird eine Dialysemembran mit einem 10K MWCO im Allgemeinen > 90% eines Proteins mit einer Molekülmasse von mindestens 10 kDa zurückhalten. Porengrößen reichen typischerweise von ~ 10-100 Angström für 1K bis 50K MWCO Membranen.
Es ist wichtig zu beachten, dass der MWCO einer Membran kein scharf definierter Wert ist. Moleküle mit einer Masse in der Nähe des MWCO der Membran diffundieren langsamer über die Membran als Moleküle, die signifikant kleiner als das MWCO sind. Damit ein Molekül schnell über eine Membran diffundieren kann, muss es typischerweise mindestens 20-50 mal kleiner sein als die MWCO-Bewertung der Membran. Daher ist es nicht praktikabel, ein 30-kda-Protein von einem 10-kda-Protein durch Dialyse über eine 20-Kda-Dialysemembran zu trennen. Dialyseschläuche für Laborzwecke bestehen typischerweise aus einer Folie aus regenerierter Cellulose oder Celluloseester. Dialysemembranen aus Polysulfon, Polyethersulfon (PES), geätztem Polycarbonat oder Kollagen werden jedoch auch in großem Umfang für bestimmte medizinische, Lebensmittel- oder Wasseraufbereitungsanwendungen verwendet.