植物多酚，又稱單寧，是一類廣泛存在于自然界中含有多元酚結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物，其全球年產(chǎn)量數(shù)以億噸計，是僅次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的第四大植物生物質(zhì)資源。人類最早對其有意識地利用是將其作為制革鞣劑（又名栲膠），因此對植物多酚的科學(xué)認識與制革技術(shù)的發(fā)展也近乎同步。近年來，國內(nèi)外學(xué)者開始廣泛關(guān)注植物多酚的高值轉(zhuǎn)化與前沿應(yīng)用研究。由我院石碧院士開創(chuàng)以來，經(jīng)過二十余載的發(fā)展，植物多酚化學(xué)研究也為我院生物質(zhì)領(lǐng)域的特色研究和優(yōu)勢方向。
近期，受中國科學(xué)院化學(xué)所韓布興院士、國家自然科學(xué)基金委化學(xué)部張國俊處長的邀請，我院郭俊凌教授在《中國科學(xué)：化學(xué)》發(fā)表了題為【植物多酚高值轉(zhuǎn)化與跨領(lǐng)域應(yīng)用研究進展】的專題論述。本專題論述簡要地介紹了植物多酚高值轉(zhuǎn)化研究的發(fā)展歷程和最新進展，從而展望其作為大宗生物質(zhì)資源在新興領(lǐng)域的跨學(xué)科應(yīng)用前景和發(fā)展思路。主要結(jié)合本課題組近年來相關(guān)研究工作，探討了多酚生物質(zhì)材料在吸附分離、藥物遞送和細胞治療等交叉領(lǐng)域的應(yīng)用。
該專題論述介紹了國內(nèi)外代表性課題組對植物多酚化學(xué)與高值轉(zhuǎn)化研究做出的重要貢獻，并重點介紹了植物多酚研究的歷史淵源、發(fā)展現(xiàn)狀及未來方向。我院石碧院士課題組以“植鞣”工藝為啟發(fā)，對多酚化學(xué)結(jié)構(gòu)以及多酚與金屬離子、蛋白質(zhì)相互作用進行了深入研究。該部分研究是最早有意識地將植物多酚作為精細化學(xué)品應(yīng)用于化學(xué)化工領(lǐng)域：2004年，課題組廖學(xué)品、鄧德會等人利用植物多酚與皮膠原纖維產(chǎn)生的多點氫鍵結(jié)合作用，對皮膠原進行功能化改性，制備了多酚改性皮膠原纖維吸附材料，實現(xiàn)了對重金屬、核素和貴金屬的高效吸附分離。2010年，課題組黃鑫、吳昊、郭俊凌等人研究了多酚對貴金屬（金、銀、鈀等）的吸附和還原作用，獲得了金屬納米顆粒-膠原纖維復(fù)合材料，并應(yīng)用于微波吸收、電磁屏蔽、紅外吸收、化學(xué)催化等領(lǐng)域。
該專題論述進一步簡要介紹了我院郭俊凌教授課題組近年來以多種植物多酚（楊梅單寧、黑荊樹單寧、沒食子酸、單寧酸、鞣花酸等）為骨架分子，聚焦表界面?zhèn)髻|(zhì)調(diào)控關(guān)鍵科學(xué)問題，以應(yīng)用為導(dǎo)向，通過構(gòu)建生物質(zhì)功能材料，初步探索了其在水體貴重金屬離子吸附、新型污染物去除、藥物遞送和細胞治療等領(lǐng)域的應(yīng)用。（1）環(huán)境與能源領(lǐng)域：通過MPN對基底材料的表面功能化，克服了低濃度吸附質(zhì)傳質(zhì)動力低的問題，開發(fā)了適用于多種吸附質(zhì)的吸附分離體系，實現(xiàn)了貴、重金屬離子、新型污染物、放射性核素的吸附分離;（2）生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域：利用植物多酚與遞送的活性物質(zhì)之間的相互作用，有效包載和保護藥物活性成分，優(yōu)化了活性物質(zhì)在多尺度、非均質(zhì)生物組織的吸附、擴散和跨膜傳質(zhì)，提高了活性物質(zhì)的遞送效率和治療效果；利用多酚與細胞表面的親和性，對多種細胞進行了表面工程化修飾，在細胞表面構(gòu)筑了多功能吸附位點，實現(xiàn)了活性物質(zhì)（藥物、細胞因子、熒光分子等）在細胞表面的有效吸附，實現(xiàn)了細胞跨膜傳質(zhì)的精準控制。
文章信息：
植物多酚高值轉(zhuǎn)化與跨領(lǐng)域應(yīng)用研究進展
王毓，何云翔，洪工畫，王曉玲，郭俊凌*
鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSC-2024-0209
《中國科學(xué)：化學(xué)》，2024，DOI：10.1360/SSC-2024-0209
