本期精选了Membranes 期刊4篇来自中国两院院士的文章，内容涵盖高效节能电催化技术、多组分流体膜的广义Helfrich自由能框架、基于细胞膜三维形态特征的细胞生理状态表征等，希望能为大家带来思路和参考。欢迎阅读！

1.来自哈尔滨工业大学 马军院士团队

电催化聚苯胺包覆硅酸铝/陶瓷膜用于高效节能去除废水中的4-氯酚

Electrocatalytic PANI-Encapsulated Aluminum Silicate/Ceramic Membranes for Efficient and Energy-Saving Removal of 4-Chlorophenol in Wastewater

https://www.mdpi.com/3258418

废水中氯代有机污染物的去除是一项关键的环境挑战，因为传统处理苯酚、氯酚等有毒污染物的方法往往存在能耗高、处理周期长等问题，限制了其实际应用。电催化过滤技术作为一种有前景的替代方案崭露头角，但针对4-氯酚 (4-CP) 等污染物的高效节能电催化膜仍研究不足。本研究以廉价硅酸盐和聚苯胺为基材，通过原位聚合结合共聚焦磁控溅射技术，制备了一种新型电催化耦合膜催化剂——ASP/CM (聚苯胺包覆硅酸铝/陶瓷膜)。在优化条件下 (电流密度25 mA/cm²、10 mM Na₂SO₄电解液、1.0 mL·min^-1流速、4-CP初始浓度50 μM)，该膜对4-CP的去除率可达约95.1%，且循环5次后降解率仍高于85%。此外，O₂^•−和•OH是4-CP电催化降解过程中的重要活性物种，4-CP电催化膜过滤过程同时包含阴极还原脱氯和阳极氧化的双重作用。该研究为开发新一代电催化膜提供了新思路，并拓展了电催化过滤系统的实际应用。

2.来自中国科学院 欧阳钟灿院士团队

多组分流体膜的广义Helfrich自由能框架

A Generalized Helfrich Free Energy Framework for Multicomponent Fluid Membranes

https://www.mdpi.com/3361526

细胞膜包含多种生物分子，尤其是各种脂质和蛋白质，这些组分会随着细胞膜的流动性和环境刺激而不断变化。尽管Helfrich曲率弹性能已成功解释许多单组分膜的现象，但建立适用于多组分膜的新理论框架仍是一个挑战。巫浩研究员和欧阳钟灿院士提出了一个广义的Helfrich自由能泛函，在这个统一的框架下通过曲率—组分耦合来建模与膜异质性相关的平衡形状和相行为。对于多组分膜，高斯曲率积分的变分计算贡献了一类新的且重要的拉普拉斯-贝尔特拉米算子，作者将其用于解释非对称糖脂囊泡的自发纳米管形成。因此，作者提出的一般数学框架展现出超越现有模型的预测能力。作者首次推导出曲率—组分耦合的欧拉—拉格朗日方程组，用于描述与多组分膜的组分重分布相关的全局囊泡形状，并将一般形状的方程组具体化为几个典型的几何形状。作者计算了球形和圆柱形等渗囊泡的平衡半径。等渗囊泡的解析解表明，在两种组分是线性关系的条件下，球形囊泡的稳定性要求各组分必须具有不同的弯曲刚性 (𝑘_A ≠ 𝑘_B, κ̄_A ≠ κ̄_B)，这与共存脂质畴的实验观察结果一致。此外，作者阐明了所推导的形状方程的生物物理含义，并将其与实验观察到的膜重塑过程联系起来。作者提出的新自由能框架为更细节的微观膜模型提供了基础。

3.来自浙江大学 欧阳颀院士

北京大学 汤超院士团队

基于细胞膜三维形态特征的细胞生理状态表征

Characterizing Cellular Physiological States with Three-Dimensional Shape Descriptors for Cell Membranes

https://www.mdpi.com/2822050

细胞膜所定义的细胞形态与其生理状态密切相关。例如，癌细胞的非规则形态和神经元的细长形状往往反映了特定功能，如细胞运动性和细胞通讯。然而，何种三维形态特征能有效表征不同细胞生理状态仍不明确。本研究从文献中收集了12种三维几何形态特征参数，并利用线虫胚胎中基于细胞膜荧光标记分割获得的约40万个独立三维细胞区域公开数据集进行验证。研究发现这些形态特征可准确表征以下细胞生理状态：(1) 伴随伸长率突增的细胞分裂 (胞质分裂)；(2) 细胞迁移速度与球形度的负相关性；(3) 呈现对称模式形态变化的细胞谱系特化；(4) 伴随差异基因表达和差异形态的细胞命运决定。所建立的形态特征体系不仅可用于发育形态发生研究，还可应用于人类疾病诊断 (如异常细胞的快速筛查)，为多种细胞生理状态的识别和预测提供了新方法。

4.来自哈尔滨工业大学 张杰院士团队

面向太空任务的真空膜蒸馏尿液水回收系统：效能提升与稳定运行

High-Efficiency Water Recovery from Urine by Vacuum Membrane Distillation for Space Applications: Water Quality Improvement and Operation Stability

https://www.mdpi.com/1682276

膜蒸馏 (membrane distillation, MD) 水回收技术因其可显著提升太空任务中的水回收率和系统可靠性，成为现有尿液处理系统的理想替代方案。然而，目前针对尿液膜蒸馏的研究较少，特别是在蒸馏水残留污染物去除及长期运行性能评估方面。本研究通过间歇式实验系统考察了不同操作参数对蒸馏水水质和系统稳定性的影响。研究发现：原料液低pH值通过促进氨向铵离子的转化，有效降低了蒸馏水电导率和总氨氮 (total ammonium nitrogen, TAN) 含量；但同时也增加了游离氯氢化物的挥发性，导致其轻微渗透而影响蒸馏水电导率。30批次真空膜蒸馏 (vacuum membrane distillation, VMD) 实验表明，虽出现小范围膜润湿现象致使通量和水质略有下降，但系统仍保持稳定运行——经30次测试后，蒸馏水中总有机碳 (total organic carbon, TOC) 和TAN去除率分别维持在94.2%和95.8%以上，电导率始终低于125 μS/cm。本研究表明VMD是太空尿液处理的可行选择。

• Membranes 期刊介绍

主编：Spas D. Kolev, The University of Melbourne, Australia 

期刊主题涵盖非生物膜和生物膜科学及技术，包括膜动力学、膜的制备和表征及其在化工、环境、能源、医学和食品工业中的应用等方向，也包括膜化学、物理、工程和生物学等研究领域。

2024 Impact Factor：3.6

2024 CiteScore：7.9

Time to First Decision：15.3 Days

Acceptance to Publication：3.3 Days

期刊主页： https://www.mdpi.com/journal/membranes