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隊在國際知名期刊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，闡釋了運用膜技術(shù)高效分離中藥活性成分的新思路。

這項工作基于中藥活性成分自組裝特性和膜結(jié)晶技術(shù)，通過構(gòu)建特殊的膜分離層，實現(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，使得 BA 分子能夠憑借不同的晶體生長優(yōu)勢進行自組裝。基于此，成功構(gòu)建出有序的BA結(jié)晶層，進而實現(xiàn)了BA的高效回收。

圖1. AC和H-C@AC膜對黃芩苷膜分離過程示意圖

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 的高通量下實現(xiàn)了對BA 100% 的截留。此外，H-C@AC 膜對與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)出類似的富集能力，但由于分子結(jié)構(gòu)的細微差異，H-C@AC 膜對燈盞花乙素的截留效率略低于BA。同時，對于在溶液環(huán)境中自組裝能力較弱的梔子苷，H-C@AC 膜無法對其進行截留，從而實現(xiàn)了BA與梔子苷的有效分離。這項工作從污染層構(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)計思路。

圖3. H-C@AC 膜對黃芩苷和梔子苷的膜分離性能（a）和對結(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)項目（SLJ0304）、南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥一級學(xué)科開放項目（ZYXYL2024-013）、江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃（KYCX_2046）共同資助。

原文鏈接：DOI: 10.1016/j.cej.2025.159988