2025年2月3日，南京中醫(yī)藥大學(xué)江蘇植物藥深加工工程中心朱華旭教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Chemical Engineering Journal（中科院工程技術(shù)一區(qū)Top，IF: 13.4）在線(xiàn)發(fā)表了題為“Constructing ordered crystalline contamination layer for baicalin enrichment by macroporous ceramic membrane with high flux”的原創(chuàng)性研究成果，闡釋了運(yùn)用膜技術(shù)高效分離中藥活性成分的新思路。

這項(xiàng)工作基于中藥活性成分自組裝特性和膜結(jié)晶技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建特殊的膜分離層，實(shí)現(xiàn)了黃芩苷在膜表面的有序結(jié)晶。具體而言，文章提出了一種誘導(dǎo)黃芩苷（BA）分子自組裝的策略，即在大孔超濾氧化鋁陶瓷（AC）膜表面引入性質(zhì)可調(diào)的碳分離層，此碳層具有雙重關(guān)鍵作用，不僅能夠有效阻止BA分子與 AC 膜中的鋁離子發(fā)生絡(luò)合，還為BA分子的親水性和疏水性末端提供了弱相互作用位點(diǎn)，使得 BA 分子能夠憑借不同的晶體生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行自組裝?；诖?，成功構(gòu)建出有序的BA結(jié)晶層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了BA的高效回收。

圖1. AC和H-C@AC膜對(duì)黃芩苷膜分離過(guò)程示意圖

圖2. 黃芩苷污染層的結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖

如何克服“trade-off”效應(yīng)，即在高選擇性下保持高通量，一直是膜技術(shù)領(lǐng)域面臨的共性難題。本研究提出的構(gòu)建多孔有序結(jié)晶污染層這一策略，很好地緩解了這一問(wèn)題。高度石墨化的 H-C@AC 膜表面誘導(dǎo)形成了垂直豎立的BA納米片，形成了疏松多孔的污染層。由于傳質(zhì)阻力降低，該膜在 130.79 L·m?2 h?1 的高通量下實(shí)現(xiàn)了對(duì)BA 100% 的截留。此外，H-C@AC 膜對(duì)與BA結(jié)構(gòu)相似的燈盞花乙素（又名燈盞乙素或野黃芩苷）也表現(xiàn)出類(lèi)似的富集能力，但由于分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異，H-C@AC 膜對(duì)燈盞花乙素的截留效率略低于BA。同時(shí)，對(duì)于在溶液環(huán)境中自組裝能力較弱的梔子苷，H-C@AC 膜無(wú)法對(duì)其進(jìn)行截留，從而實(shí)現(xiàn)了BA與梔子苷的有效分離。這項(xiàng)工作從污染層構(gòu)建的新視角出發(fā)，為中藥小分子化合物在高通量條件下的高效富集提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

圖3. H-C@AC 膜對(duì)黃芩苷和梔子苷的膜分離性能（a）和對(duì)結(jié)構(gòu)相似的燈盞乙素的膜分離結(jié)果(b-d)

博士研究生吳倩蓮為該論文第一作者，青年教師張悅、朱華旭教授為該論文共同通訊作者。南京中醫(yī)藥大學(xué)為第一通訊單位。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（ 82274222, 82004072），江蘇省中醫(yī)藥領(lǐng)軍人才培養(yǎng)項(xiàng)目（SLJ0304）、南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥一級(jí)學(xué)科開(kāi)放項(xiàng)目（ZYXYL2024-013）、江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（KYCX_2046）共同資助。

原文鏈接：DOI: 10.1016/j.cej.2025.159988