與此同時，生化工程國家重點實驗室生物膜分離技術與應用課題組研發(fā)出了一種“魔（膜）丸”，能夠高效對付號稱“毒素界申公豹”的超強致癌物--黃曲霉毒素。黃曲霉毒素產(chǎn)生于黃曲霉等真菌，廣泛分布于霉變的花生、大豆等作物以及乳制品中，是自然界最強致癌物之一。以毒性最強的黃曲霉毒素B1（AFB1）為例，其極高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性使得常規(guī)的“煎炒烹炸”操作對其無可奈何。當前去除黃曲霉毒素的方法主要包括物理吸附、高級氧化、射線輻照、生物降解等方法，其中生物降解法因其溫和和專一性等優(yōu)勢受到廣泛關注。然而，毒素降解酶和降解菌等存在對環(huán)境敏感、易失活、篩選提純耗時費力等缺點，仍難以大規(guī)模應用。

神奇“魔（膜）丸”的強大之處在于“丸”，這是一類由鐵為活性中心的金屬-有機骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）材料。這類MOFs不僅具有一般MOFs活性位點豐富、比表面積大等優(yōu)點，還有一個突出的特點——仿過氧化物酶特性，即底物可在MOFs存在的條件下被過氧化氫氧化。通常，這一仿酶特性僅被應用于電化學傳感領域，而本研究首次發(fā)現(xiàn)了仿酶MOFs極佳的真菌毒素去除效果。三種MOFs，MIL-100(Fe)、MIL-53(Fe)和MIL-68(Fe)均具有很好的AFB1去除性能，反應8 h即可達到80%甚至是95%以上的去除率。但其中吸附和催化所發(fā)揮的毒素去除功效迥然不同。各MOFs催化能力次序為：MIL-53>MIL-100>MIL-68，而吸附能力次序與之相反。經(jīng)過XPS和EDS分析，影響催化能力的主要因素是金屬位點密度和金屬價態(tài)。采用模擬計算分析后發(fā)現(xiàn)，影響吸附能力的主要因素是MOFs的窗口尺寸和孔道結構。通過實驗還發(fā)現(xiàn)在較廣的溫度和pH范圍內(nèi)，仿酶MOFs對AFB1的去除始終保持高效和穩(wěn)定。

神奇“魔（膜）丸”的實用性在于“膜”，這里采用簡便的“逆向過濾-仿生封裝”法，將MOFs快速固定于聚丙烯腈超濾膜支撐層內(nèi)。無論是靜態(tài)吸附還是動態(tài)過濾，無論是簡單的吸附模式還是協(xié)同吸附-催化模式，裝載了MOFs的膜均能夠保持高度的穩(wěn)定性。這一方法還具有一定的普適性，適合裝載各類尺寸合適的納米材料。對于脫毒效果，動物實驗表明，小鼠經(jīng)38天毒素灌胃后，兩種血清酶指標顯著上升，標志著肝細胞的損傷；而小鼠服用了含解毒“丸”的毒素溶液后，其血清酶學指標與空白對照組無顯著性差異，這表明該MOFs能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的脫毒而不是簡單的去除。通過對脫毒產(chǎn)物的質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，AFB1經(jīng)過仿酶MOFs的催化氧化，能夠發(fā)生氧化開環(huán)，打斷其分子內(nèi)的毒性片段，實現(xiàn)高效穩(wěn)定脫毒。

該研究得到國家重點研發(fā)計劃(2017YFC1600906)、國家自然科學基金(No. 21878306)和中國科學院青年促進創(chuàng)新計劃(2017069)的資金支持。相關工作于近期發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.9b08011。（作者：任重遠）