重金属废弃物的不当存放和污染泄漏可通过空气、饮用水、食物摄取和皮肤接触进入体内，对人体健康造成严重的威胁。目前，螯合治疗是临床主要的治疗方式，其通过螯合剂类药物清除体内重金属的治疗技术。但是，所使用的螯合剂对人体往往有较大的毒副作用，甚至会导致肾脏急性中毒而出现肾衰竭等严重问题。血液灌流净化技术是将患者的血液引至体外循环，通过血液灌流器中具有吸附功能的吸附剂去除患者血液中的毒性物质，从而达到血液净化的目的，可以很好地避免螯合类药物中毒等严重不良反应，加快患者康复。因此，开发具有高度生物相容性、无二次血液污染，以及高性能的血液灌流净化材料对重金属中毒的治疗具有重要意义。

植物单宁，胶原和纤维素等轻工生物质资源的高值转化利用是轻工领域转型和发展的重要方向。植物单宁和胶原因其优异的生物相容性、易于化学修饰等优点，使其在生物医学材料领域具有较大的应用价值。四川大学石碧院士、廖学品教授、郭俊凌教授联合团队，通过对植物多酚与金属离子结合特性的深入研究及认识，设计并合成了一种多酚功能化胶原基人工肝脏材料（PAL），该人工肝表现出了优异的生物相容性和高性能的血液重金属解毒效果，相关成果发表在国际重要期刊Journal of Hazardous Materials，该文第一作者为博士研究生李美凤，王晓玲副教授（专职科研）参与了科研的指导和论文的撰写，四川大学华西第二/妇产儿童医院张曜耀医生团队参与了该材料在生物安全性评价部分的研究。

自然界中，植物进化出一种有效的内稳态机制调控体内必需金属离子的浓度，并减少非必需重金属的积累。在植物稳态系统中，主要的次级代谢产物非酶多酚（如α-生育酚和类黄酮），不仅可以通过没食子酰基或邻苯二酚基团螯合过量的重金属离子形成毒性相对较低的复合物，还可以通过没食子酰基或邻苯二酚基团的氧化生成醌而清除自由基。这种高效的保护机制使植物能够抵御非生物胁迫的损害（图1）。因此，生物衍生的且具有螯合金属和清除自由基能力的植物多酚可用于制备高性能血液灌流材料。
在这项研究中，受到肝结构与重金属清除性能的构效关系启发，即细胞外基质（ECM）支撑肝细胞的多尺度结构使肝细胞进行正常的生长分化，本研究通过引入从哺乳动物皮中提取的胶原纤维（I型）作为基本构建模块，设计了一种多酚功能化胶原基人工肝（PAL），其具有良好的生物相容性且可高效去除血液重金属。PAL对水溶液中Cu²⁺、Pb²⁺和UO₂²⁺离子有较好的吸附能力，吸附容量分别为76.98 μmol g^–1、106.70 μmol g^–1和252.48 μmol g^–1（图2）。

此外，在生理相关的金属离子（Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺和Na⁺）存在下，PAL仍对血清中Cu²⁺、Pb²⁺和UO₂²⁺离子具有较好的亲和力。PAL对血清中Cu²⁺、Pb²⁺和UO₂²⁺离子的吸附容量分别为24.86 μmol g^–1、24.53 μmol g^–1和53.795 μmol g^–1（初始浓度为480 μmol L^–1）（图3）。而且，PAL对大鼠血浆中Cu²⁺、Pb²⁺和UO₂²⁺离子仍具有较好的吸附能力，吸附容量分别为2.06 μmol g^–1、4.28 μmol g^–1和27.26 μmol g^–1。

为了探究PAL的自由基清除能力和生物相容性，该研究进行了自由基清除试验、溶血试验、凝血试验、血浆复钙时间和细胞毒性试验（图4）。PAL具有较低的溶血率和细胞毒性，且PAL与血液接触后不易引起凝血。因此，良好的生物相容性使得PAL具有作为医用血液灌流材料的潜力。

该团队制备的PAL具有优异的生物相容性，并可有效去除血液中的重金属和自由基，具有较高安全性的PAL有望成为血液灌流用材料。本研究结果为制备新型的人工肝去除血液中的重金属提供了新的思路，为基于胶原基质制备人工肝提供了理论依据。
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Natural polyphenol-based nanoengineering of collagen-constructed hemoperfusion adsorbent for the excretion of heavy metalsMeifeng Li, Xiaoling Wang, Guidong Gong, Yi Tang, Yaoyao Zhang, Junling Guo, Xuepin Liao, Bi ShiJ. Hazardous Mater., 2022, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.128145