二维MXene-CuO纳米复合材料改性聚醚砜膜：蛋白质截留性能与抗菌机制研究

为解决膜污染和渗透性平衡难题，研究人员通过将Ti3 C2 Tx /CuO、V2 CTx /CuO和Nb2 CTx /CuO三种MXene基纳米复合材料（1%浓度）引入聚醚砜（PES）膜，显著提升牛血清白蛋白（BSA）截留率至100%（原膜仅61.42%），并证实其强效抗菌（如Ti3 C2 Tx /CuO对细菌抑制率达100%）、抗氧化（V2 CTx /CuO活性90.27%）及DNA切割能力，为多功能膜材料开发提供新策略。

　　

研究背景与意义
随着全球水资源短缺和病原体耐药性危机加剧，开发兼具高效分离与抗菌功能的膜材料成为研究热点。传统聚醚砜（PES）膜虽广泛用于水处理，但面临BSA截留率低（仅61.42%）、易生物污染等瓶颈。MXenes——这类2011年由Gogotsi和Barsoum发现的二维过渡金属碳氮化物，因其亲水性、高比表面积和抗菌潜力成为改性理想候选。与此同时，铜氧化物（CuO）纳米颗粒的广谱抗菌特性为复合设计提供了新思路。

研究设计与方法
土耳其凡城百年大学的研究团队通过溶热法制备Ti₃
C₂
T_x
/CuO、V₂
CT_x
/CuO和Nb₂
CT_x
/CuO三种纳米复合材料，采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征结构，通过死端过滤系统评估BSA截留率，并测试抗菌（包括最小抑菌浓度MIC测定）、抗氧化（DPPH法）及DNA切割活性。

研究结果

1. 材料表征：XRD证实CuO为单斜晶系，MXene成功剥离并复合，SEM显示纳米片均匀分散。
2. 膜性能：复合膜亲水性显著提升（接触角降低），BSA截留率达100%，纯水通量提高。
3. 生物活性：V₂
   CT_x
   /CuO抗氧化活性最高（90.27%）；所有复合材料在50-200 mg/L剂量下引发DNA单/双链断裂；Ti₃
   C₂
   T_x
   /CuO对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的抑菌率分别达92.55%和84.22%。

结论与展望
该研究通过MXene-CuO复合策略，同步解决了PES膜截留率低和生物污染难题，其100% BSA截留率和多重生物活性为医疗废水处理、抗感染材料开发提供了新思路。未来需进一步探索规模化制备工艺和长期稳定性。论文发表于《Inorganic Chemistry Communications》，为二维材料在环境与生物医学交叉领域的应用树立了标杆。