近日，我校藥學院/現(xiàn)代中藥產業(yè)學院、西南特色中藥資源國家重點實驗室彭成教授團隊在國際期刊《Arabian Journal of Chemistry》（中科院二區(qū)）發(fā)表題為“Polyethylene glycol functionalized Fe₃O₄@MIL-101(Cr) for the efficient removal of heavy metals from Ligusticum chuanxiong Hort”的論文，我校藥學院/現(xiàn)代中藥產業(yè)學院2020級碩士生韓慶容為論文第一作者，譚玉柱、彭成和唐振濤為共同通訊作者，西南特色中藥資源國家重點實驗室為第一單位。

重金屬（如Pb、Cd、Hg、As等）對人體代謝和正常生理功能有毒害作用。重金屬作為中藥材中常見的外源性污染物，不僅影響中藥材的質量和安全，還會阻礙中藥產業(yè)的國際化發(fā)展。該研究以川芎為研究對象，合成一種新型磁性納米復合材料以去除其水煎液中的重金屬。基于MOFs的磁性復合材料可以繼承MOFs的優(yōu)良性能和磁性材料的快速分離和回收，從而避免吸附劑的二次污染或分離/回收難題。MIL-101(Cr)能有效結合富電子官能團，且在酸性和中性條件下相對穩(wěn)定，克服了MOF-5、MOF-177等其他MOF水不穩(wěn)定的缺點，從而拓寬其在中藥預處理中的應用。研究人員采用聚乙二醇(PEG)對Fe₃O₄@MIL-101(Cr)進行功能化，不僅提高了材料的親水性和分散性，而且可以阻斷吸附劑對川芎有效成分的吸附。研究結果表明，Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG具有較強的磁響應性、優(yōu)良的親水性、穩(wěn)定性和良好的可回收性。Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG的最大吸附容量分別為60.27 mg/g (As⁵⁺)、38.48 mg/g (Ni²⁺)、45.06 mg/g (Zn²⁺)、72.18 mg/g (Pb²⁺)和62.29 mg/g (Cd²⁺)，且對川芎水煎液有效成分無顯著影響。動力學和等溫吸附研究表明，重金屬離子在Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG上的吸附符合擬二級動力學模型和Langmuir等溫模型，表明該吸附是化學吸附和單層吸附。熱力學研究表明，在實驗溫度范圍內，Fe₃O₄@MIL101(Cr)@PEG對重金屬離子的吸附是自發(fā)、放熱和熵減的過程。聚乙二醇功能化磁性金屬有機框架(Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG)作為一種新型吸附劑，是首次被用于去除藥材中的重金屬。據(jù)悉，這是該課題組在中藥有毒有害元素脫除“應用終端”中的一次嘗試。未來，課題組將通過改性中藥渣生物炭（Biochar），進一步改善該方法的普適性和低成本，從“起始端”實現(xiàn)中藥有毒有害污染物固持。

圖1 Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG的制備及其應用于川芎重金屬去除研究示意圖

該成果得到國家自然科學基金資助（NO. 81891012，U19A2010，82204616NO），國家中醫(yī)藥多學科交叉創(chuàng)新團隊（NO. ZYYCXTD-D-202209），四川省中醫(yī)藥科技產業(yè)創(chuàng)新團隊（NO. 2022C001），四川省杰出青年科技人才計劃（NO. 2021JDJQ0040），中國博士后科學基金項目(NO. 2019M663458)，成都中醫(yī)藥大學“杏林學者”項目（NO. BSH2019014，QJRC2022018，XCZX2022005）等項目的支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.104635

供稿：西南特色中藥資源國家重點實驗室、藥學院/現(xiàn)代中藥產業(yè)學院譚玉柱課題組。