表面吸附技术已被广泛应用于体外人工肝装置中，通过吸附剂表面的吸附去除毒素，达到治疗肝病的目的。胆红素是引起肝脏疾病的主要毒素，研究活性炭或无定形碳表面的胆红素吸附行为对提高人工肝器械中的胆红素清除效率至关重要。在人体环境内，胆红素分子通常是与白蛋白分子通过静电作用结合形成蛋白结合毒素。现有的人工肝装置在清除蛋白结合毒素方面遇到了技术瓶颈，高效的人工肝技术应以清除蛋白结合毒素为主。蛋白结合毒素主要是通过静电力与蛋白质结合的，这为基于电场的方法清除蛋白结合毒素提供了新思路。本文提出了利用电场调控无定形碳表面的胆红素吸附行为，采用分子动力学方法研究了带正电无定形碳表面在有水和无水情况时的胆红素吸附行为与吸附机理。对于不带电无定形碳表面，胆红素分子以氢原子为吸附位点吸附在表面上，而对于带正电的无定形碳表面，胆红素分子以氧原子为吸附位点吸附在表面上，由于氧原子具有更强的负电性，因此带正电的无定形碳表面具有更强的胆红素吸附能力。无水时，随着表面电荷密度的增加，胆红素的吸附率、胆红素分子均方位移以及胆红素分子和表面的相互作用能均增加。随着表面电荷密度的增加到一定程度，胆红素吸附量也会达到一渐进值。当胆红素和水混合时，胆红素分子和水分子之间存在竞争吸附。在电场的作用下，水分子会在带电无定形碳表面附近形成有序结构（也即形成水合层），有序的水合层结构可以阻止胆红素吸附于表面。同时，带电表面的静电作用和表面附近的氢键作用（胆红素上的氧原子与水分子上氢原子之间的氢键）可以促进胆红素吸附于表面。整个竞争吸附过程可以分为胆红素吸附和解吸附两个阶段，并且存在一个表面电荷密度的临界值，使得胆红素完全不被吸附。
 

胆红素吸附；带电无定形碳表面；水合层；吸附机理.