Zn-Co-Fe层状双氢氧化物复合Cu-氰基胍高效去除左氧氟沙星：废吸附剂再利用的创新研究

为解决抗生素污染引发的环境与健康风险，研究人员开发了Cu-氰基胍修饰的ZnCoFe/LDH材料（Cu-Cyanoguanidine-ZnCoFe/LDH），通过共沉淀法合成并表征其结构。实验表明，该材料在pH 9条件下对左氧氟沙星（Levofloxacin）的去除率达90%，最大吸附容量达390 mg/g，且再生4次后仍保持93.9%效能。其机制涉及静电作用、氢键和π-π堆积，同时保留抗菌活性，为抗生素废水处理及耐药性防控提供了可持续解决方案。

　　

抗生素污染已成为全球水环境治理的严峻挑战，尤其是左氧氟沙星等氟喹诺酮类药物的持久性和耐药性诱导风险，对生态系统和公共健康构成双重威胁。传统污水处理工艺难以有效降解这类药物，而吸附法虽具潜力，但现有材料普遍存在效率低、再生性差等问题。更棘手的是，吸附后残留的抗生素可能继续促进耐药菌传播。如何开发兼具高效吸附和抗菌功能的材料，成为环境与医学交叉领域的研究热点。

针对这一难题，埃及法尤姆大学、贝尼苏韦夫大学等机构的研究团队在《Journal of Pharmaceutical Innovation》发表了一项创新成果。他们设计了一种新型复合吸附剂Cu-Cyanoguanidine-ZnCoFe/LDH，通过共沉淀法将铜-氰基胍复合物引入Zn-Co-Fe层状双氢氧化物（LDH）骨架，系统评估了其对左氧氟沙星的去除效能及机制。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术表征材料结构，通过批量吸附实验优化pH、剂量等参数，结合动力学和等温模型解析吸附机制，并利用MTT法测试细胞毒性。体外抗菌实验和大鼠细菌性角膜炎模型进一步验证了材料的生物活性。

催化剂表征
XRD显示改性后的材料保持LDH典型层状结构，晶面间距从13.26 ?降至5.206 ?，表明Cu-氰基胍成功插入层间。FTIR谱图中3417 cm^-1处羟基振动峰位移证实了配位作用，而1623 cm^-1的偶氮甲碱基团是氰基胍的特征信号。BET测试显示改性后比表面积从81.165 m²/g降至77.078 m²/g，但平均孔径从10.401 nm增至11.08 nm，有利于大分子扩散。

吸附性能
在pH 9条件下，Cu-Cyanoguanidine-ZnCoFe/LDH对左氧氟沙星的去除效率达90%，较未改性材料提高20%。混合一级-二级动力学模型（速率常数k₁=473.39 min^-1，k₂=3310.39 g/mg·min）表明吸附包含物理化学双重机制。Langmuir模型拟合最大吸附容量达390 mg/g，优于文献报道的多数材料（如多孔碳片754 mg/g、凹凸棒石纳米管421 mg/g）。

抗菌与再生特性
改性材料在吸附后仍对大肠杆菌（E. coli ATCC 25922）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）保持抑菌活性，抑菌圈直径分别达27 mm和32 mm。0.1 M NaOH再生4次后，吸附容量仅损失6.1%，EDX证实金属元素比例稳定。HEK293细胞实验显示，1000 μg/mL浓度下细胞存活率>60%，符合生物安全性要求。

体内疗效验证
在大鼠细菌性角膜炎模型中，经材料处理的感染角膜细菌载量降低至5×10⁷ CFU/mL，组织病理显示炎症细胞浸润显著减少。值得注意的是，每日单次给药的疗效与传统三剂量方案相当，提示其可简化临床给药频次。

这项研究通过分子设计实现了环境治理与医学应用的双重突破。Cu-Cyanoguanidine-ZnCoFe/LDH不仅以低成本（0.943美元/克）解决了抗生素废水处理的难题，其保留的抗菌活性更阻断了耐药性传播链。材料对眼表感染的治疗效果为"吸附-治疗"一体化策略提供了范例，未来可通过优化金属配比（如调节Zn²⁺/Fe³⁺）进一步提升性能。该成果为发展"绿色-医疗"协同型环境材料开辟了新路径。