石碧院士团队在胶原纤维基吸附材料上的研究取得新进展

点击数：11392024-09-23 09:24:50　来源: 皮革科学与工程

吸附在化学化工等领域有着至关重要的作用，开发绿色、低成本的高效吸附材料是未来吸附分离的重要发展方向。胶原纤维（CFs）是一种来源于动物皮的天然生物质资源，其具有独特的三维多层级结构，同时含有丰富的活性官能团。因此，利用CFs制备高性能吸附材料具有较高的研究价值和应用潜力。

本论文主要介绍了近年来CFs固化单宁、负载金属离子和接枝功能基团等CFs基吸附材料的制备方法，讨论了吸附材料在放射性核素离子、有毒重金属离子、无机阴离子、有机污染物的去除，以及天然产物的吸附分离和细胞固定等方面的应用，并对CFs基吸附材料未来的发展方向进行了展望。

图文导读

结论

CFs是资源量最大的动物生物质，具有多层级纤维结构和丰富的活性基团，亲水而不溶于水，这是合成高分子所无法比拟的，但胶原纤维本身对目标物质吸附去除能力弱，且化学稳定性和热稳定性较差，因此有必要对其进行化学修饰，以满足多领域的吸附分离应用。以CFs为基材，可构建CFs固化单宁、CFs负载金属离子、CFs接枝聚乙烯亚胺、CFs负载金属亚铁氰化物、CFs负载焦磷钼酸锆、CFs负载水合氧化钛、CFs疏水改性等新型高效吸附材料，应用于金属离子（核素离子、重金属离子和贵金属离子）、无机阴离子、有机污染物、细胞固定化和黄酮类化合物的吸附分离。

为了充分发挥CFs的结构和化学特点，未来可以在以下方面继续开展基于CFs的高效吸附材料。（1）CFs基色谱固定相。通常色谱是针对混合物水溶液进行分离，这就要求色谱固定相具有良好的亲水性，目前亲水性的色谱固定相主要是壳聚糖、葡聚糖等，为多孔介质或凝胶，其力学性能较差。未来可以CFs为基础材料，通过化学修饰制备色谱固定相。（2）CFs基亲和吸附材料。亲和吸附是通过配体与目标生物大分子之间的特异性吸附作用，选择性分离生物分子的分离方法。蛋白质等生物大分子的高度纯化依赖亲和吸附材料的开发，未来可将硼酸官能团接枝到CFs表面，构建亲和吸附材料用于糖蛋白、糖肽等的分离和纯化。（3）膜吸附材料。膜吸附材料结合了膜分离和吸附分离的双重优势，同时又克服了各自的不足，传统的膜材料存在亲水性不足、可修饰基团少的问题，严重影响其透过通量。未来可将CFs降解后制备成膜材料，再通过化学修饰引入不同的吸附基团，从而获得吸附容量高、透过通量大的新型吸附材料。

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