江蘇省植物藥深加工工程研究中心研究團(tuán)隊(duì)連續(xù)在國際知名學(xué)術(shù)期刊Separation and Purification Technology（中科院1區(qū),，IF：8.6）上發(fā)表了系列重要研究成果,，深入探討了膜分離技術(shù)在中藥活性成分（PhACs）分離中的獨(dú)特作用,。

近日,，以二維氧化石墨烯（GO）膜分離相似結(jié)構(gòu)——苦參堿（MT）和氧化苦參堿（OMT）為研究內(nèi)容,，在線發(fā)表了題為Selective Separation of Structurally Similar Alkaloids by Graphene Oxide Membranes的最新研究成果,。

生物堿是廣泛存在于傳統(tǒng)中草藥中的重要活性成分,，主要來源于植物界的一類含氮堿性有機(jī)化合物。MT和OMT是苦參中的共存生物堿,，具有相似的結(jié)構(gòu),，但臨床應(yīng)用不同。研究團(tuán)隊(duì)采用不同氧化程度的GO膜探索了MT和OMT的分離機(jī)理,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，隨著GO氧化膜氧化程度的增加，MT的截留率從高于OMT變?yōu)榈陀?/span>OMT,，這是因?yàn)?/span>MT和OMT的域分離機(jī)制由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電相互作用,。此外，具有高氧化水平的GO膜表現(xiàn)出更好的分離穩(wěn)定性,。其中,，GO-5膜在長期試驗(yàn)和各種條件下均表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。通過GO-5膜的二次分離,，MT和OMT的分離因子幾乎提高了一倍,，初步證明了氧化石墨烯膜在分離中藥相似小分子活性成分上的可行性。

圖1  GO膜選擇性分離MT和OMT示意圖

南京中醫(yī)藥大學(xué)為該論文的第一作者和通訊作者單位,，碩士研究生崔嬌陽和博士研究生吳倩蓮為共同第一作者,，朱華旭研究員和張悅講師為共同通訊作者。 

此前,，團(tuán)隊(duì)探索了商用納濾（NF）膜分離苦參堿（MT）和氧化苦參堿（OMT）,，發(fā)表了題為Role of Competitive Effect in the Separation Mechanism of Matrine and Oxymatrine using Commercial NF Membranes的研究成果,。

中藥成分的復(fù)雜性極大地限制了膜技術(shù)在中藥制藥行業(yè)中的應(yīng)用，探索選擇性和分離效果更好的膜技術(shù)具有重大意義,。研究團(tuán)隊(duì)選擇了4種商用NF膜（NT101,、NT103、NF270和NF90）,，成功分離了苦參中的MT和OMT，并測試了這4種NF膜對MT和OMT的截留率,，以評估其分離效率,。結(jié)果表明，在空間位阻的影響下,，使用的NF膜越致密（NF90和NT103）,，溶質(zhì)越難以滲透。而對于NT101和NF270,，進(jìn)料溶液的pH值變化會(huì)顯著影響膜和溶質(zhì)間的靜電和疏水效應(yīng),，從而顯著影響截留率。此外,，在二元混合物系統(tǒng)中,，與膜具有較強(qiáng)相互作用的MT會(huì)優(yōu)先吸附在膜上進(jìn)行滲透，從而導(dǎo)致對OMT的排斥力更大,，相關(guān)結(jié)論通過分子模擬獲得了很好的印證,。 

圖2  單獨(dú)和混合溶液體系中MT和OMT的跨膜機(jī)制示意圖

南京中醫(yī)藥大學(xué)為該論文的第一作者和通訊作者單位，碩士研究生黃銘聰和韓秋雨為共同第一作者,，朱華旭研究員和李博副教授為共同通訊作者,。

嚴(yán)重的膜污染是制約膜技術(shù)規(guī)模化推廣應(yīng)用的瓶頸問題,，但是,，對于中藥體系的膜污染和分子間相互作用研究仍處于起步階段，團(tuán)隊(duì)針對這一難題,，以中藥酚酸類成分為研究體系,，發(fā)表了題為Insights into the Penetration of PhACs in TCM during Ultrafiltration: Effects of Fouling Mechanisms and Intermolecular Interactions的研究成果。

膜污染將對中藥PhACs的滲透分離產(chǎn)生較大影響,，研究膜污染和PhACs之間的相互作用,，包括污染機(jī)理和分子間相互作用，研究團(tuán)隊(duì)將4種中藥PhACs（巴馬汀,、小檗堿,、梔子苷、原兒茶酸）和3種不同濃度的牛血清白蛋白（BSA）配制成模型溶液,，應(yīng)用Hermia模型分析了BSA的模型溶液引起的膜污染機(jī)理和膜污染對PhACs滲透情況的影響,。結(jié)果表明,，由于BSA和PhACs之間的相互作用不同，加入不同的PhACs后,，BSA溶液的結(jié)垢模型發(fā)生了變化,。例如，小檗堿的存在使污垢模型由濾餅過濾變?yōu)橥耆氯Ｐ?。不同的結(jié)垢模型和分子間相互作用最終導(dǎo)致PhACs的滲透率也不同,。

圖3  BSA污染層與PhACs在膜表面相互作用示意圖

南京中醫(yī)藥大學(xué)為該論文的第一作者和通訊作者單位，碩士研究生張云為第一作者,，朱華旭研究員和李博副教授為共同通訊作者,。

上述研究獲得了國家自然科學(xué)基金（81773912，82274222,，81873015,，81673610，82004072,，82274107）和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFB3805000）,、重點(diǎn)新藥創(chuàng)制計(jì)劃（2019ZX093001133）和陜西中醫(yī)藥大學(xué)秦藥特色資源研究與開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（SUCM-QM20204）等項(xiàng)目的資助。