中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的劉波教授及其同事開發(fā)了一種手性分離膜

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(USTC)的劉波教授及其同事開發(fā)了一種手性分離膜，能夠捕獲左手手性分子并使用二維層狀材料釋放右手對(duì)應(yīng)物。手性膜對(duì)檸檬烯外消旋體的分離效率高達(dá)89%，預(yù)計(jì)將投入工業(yè)生產(chǎn)。

在經(jīng)典的中國(guó)故事“西游記”中，沒有人能分辨出真正的孫悟空與他的“邪惡雙胞胎”六耳之間的區(qū)別，從而引起很多混亂。只有佛陀能夠?qū)⒄嬲膶O悟空與假貨區(qū)分開來，確保孫悟空可以繼續(xù)他的旅程。

在生物分子中，許多是不可分割的 - 就像孫悟空和六耳朵一樣。這些是所謂的手性異構(gòu)體(對(duì)映體)，其具有相同的化學(xué)式但在空間中以相反的方向旋轉(zhuǎn)。它們是彼此的鏡像，并且是不可重疊的。

然而，盡管它們具有化學(xué)相似性，但對(duì)映體的作用可能非常不同。例如，左旋氨氯地平可以治療高血壓，而右旋安非他明沒有這種效果。在生物制藥過程中，手性異構(gòu)體通常同時(shí)產(chǎn)生，因此必須分離混合物。然而，左手和右手分子與孫悟空和六耳朵一樣難以識(shí)別和分離。

手性分離膜是最令人印象深刻的解決方案。然而，聚合物膜具有低分離效率，并且結(jié)晶化合物不容易形成膜。劉伯和他的研究小組，使用兩維(2-d)層狀材料，它的調(diào)諧層間距離和引入手性位點(diǎn)到層間空間中，并組裝所述層成高效且穩(wěn)定的手性分離的膜。

“這種膜在各種對(duì)映體中具有很高的選擇性滲透效率，”博士王洋說。中國(guó)科技大學(xué)學(xué)生和第一作者。“它可以有效地分離R-檸檬烯并保留大部分L-檸檬烯。當(dāng)施加一定壓力時(shí)，分離性能可以進(jìn)一步提高。”

該工作證明了通過靜電相互作用調(diào)節(jié)層間空間內(nèi)的化學(xué)環(huán)境的潛力，以制造穩(wěn)定的膜，其實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)的精確篩分功能。這種膜可以應(yīng)用于污水處理和脫鹽等。實(shí)際上，劉波認(rèn)為包含2-D層的手性膜具有“廣闊的應(yīng)用前景”。

目前，研究人員能夠在實(shí)驗(yàn)室中制作厘米級(jí)的手性膜。該團(tuán)隊(duì)正在將膜尺寸增加到米級(jí)膜中，旨在為制藥行業(yè)分離手性藥物分子。