近日，威尼斯官网药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室彭成教授团队在国际期刊《Arabian Journal of Chemistry》（中科院二区）发表题为“Polyethylene glycol functionalized Fe₃O₄@MIL-101(Cr) for the efficient removal of heavy metals from Ligusticum chuanxiong Hort”的论文，威尼斯官网药学院/现代中药产业学院2020级硕士生韩庆容为论文第一作者，谭玉柱、彭成和唐振涛为共同通讯作者，西南特色中药资源国家重点实验室为第一单位。

重金属（如Pb、Cd、Hg、As等）对人体代谢和正常生理功能有毒害作用。重金属作为中药材中常见的外源性污染物，不仅影响中药材的质量和安全，还会阻碍中药产业的国际化发展。该研究以川芎为研究对象，合成一种新型磁性纳米复合材料以去除其水煎液中的重金属。基于MOFs的磁性复合材料可以继承MOFs的优良性能和磁性材料的快速分离和回收，从而避免吸附剂的二次污染或分离/回收难题。MIL-101(Cr)能有效结合富电子官能团，且在酸性和中性条件下相对稳定，克服了MOF-5、MOF-177等其他MOF水不稳定的缺点，从而拓宽其在中药预处理中的应用。研究人员采用聚乙二醇(PEG)对Fe₃O₄@MIL-101(Cr)进行功能化，不仅提高了材料的亲水性和分散性，而且可以阻断吸附剂对川芎有效成分的吸附。研究结果表明，Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG具有较强的磁响应性、优良的亲水性、稳定性和良好的可回收性。Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG的最大吸附容量分别为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⁺)，且对川芎水煎液有效成分无显著影响。动力学和等温吸附研究表明，重金属离子在Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG上的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型，表明该吸附是化学吸附和单层吸附。热力学研究表明，在实验温度范围内，Fe₃O₄@MIL101(Cr)@PEG对重金属离子的吸附是自发、放热和熵减的过程。聚乙二醇功能化磁性金属有机框架(Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG)作为一种新型吸附剂，是首次被用于去除药材中的重金属。据悉，这是该课题组在中药有毒有害元素脱除“应用终端”中的一次尝试。未来，课题组将通过改性中药渣生物炭（Biochar），进一步改善该方法的普适性和低成本，从“起始端”实现中药有毒有害污染物固持。

图1 Fe₃O₄@MIL-101(Cr)@PEG的制备及其应用于川芎重金属去除研究示意图

该成果得到国家自然科学基金资助（NO. 81891012，U19A2010，82204616NO），国家中医药多学科交叉创新团队（NO. ZYYCXTD-D-202209），四川省中医药科技产业创新团队（NO. 2022C001），四川省杰出青年科技人才计划（NO. 2021JDJQ0040），中国博士后科学基金项目(NO. 2019M663458)，威尼斯98488“杏林学者”项目（NO. BSH2019014，QJRC2022018，XCZX2022005）等项目的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.104635

供稿：西南特色中药资源国家重点实验室、药学院/现代中药产业学院谭玉柱课题组。