惠州日?qǐng)?bào)訊 （記者劉豪偉）手性分離膜研究方面取得重要突破！3月18日，記者從先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室（簡(jiǎn)稱(chēng)“東江實(shí)驗(yàn)室”）獲悉，東江實(shí)驗(yàn)室新能源和新型儲(chǔ)能研究中心與蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所重離子科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料研究中心合作，成功制備出一種具有同手性特征的氫鍵生物雜化框架核孔膜（HBF@PET），實(shí)現(xiàn)了對(duì)氨基酸對(duì)映體的高效、精準(zhǔn)分離。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際化學(xué)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。

　　顯著增強(qiáng)了膜材料手性識(shí)別能力

　　據(jù)悉，手性結(jié)構(gòu)在生命過(guò)程和藥物活性中扮演著關(guān)鍵角色，獲得高純度的單一對(duì)映體化合物對(duì)于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有重要意義。然而，傳統(tǒng)手性分離技術(shù)通常存在能耗高、效率低等問(wèn)題，現(xiàn)有手性膜材料也常因結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、活性位點(diǎn)分布不均，難以兼顧高選擇性和高通量。

　　本研究的核心基石，在于團(tuán)隊(duì)在重離子輻照制備核孔膜領(lǐng)域的深厚積累。其中，核孔膜具有孔道垂直貫通、尺寸可調(diào)特性，是后續(xù)功能材料得以精準(zhǔn)組裝的前提。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用蘭州重離子加速器提供的高能Xe離子束，對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜進(jìn)行了均勻輻照，隨后通過(guò)精確控制的徑跡蝕刻工藝，成功制備出孔道結(jié)構(gòu)高度規(guī)整、孔徑均一（約400納米）的納米通道膜。

　　這種核孔膜不僅提供了機(jī)械強(qiáng)度，其孔道內(nèi)壁光滑、貫通性好的特點(diǎn)，更為后續(xù)功能材料的均勻負(fù)載提供了理想的限域空間和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

　　在獲得高質(zhì)量核孔膜這一精密骨架后，如何為其裝上能識(shí)別手性分子的功能單元是另一大挑戰(zhàn)。為此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入電壓驅(qū)動(dòng)的原位組裝策略。在2伏直流電壓驅(qū)動(dòng)下，帶負(fù)電的牛血清白蛋白（BSA）和有機(jī)配體分子（HTBAPy）通過(guò)電泳作用高效進(jìn)入PET核孔膜的納米通道內(nèi)并實(shí)現(xiàn)均勻分布。BSA與配體通過(guò)定向氫鍵共組裝，形成氫鍵生物雜化框架（HBF）。

　　該結(jié)構(gòu)既保留了BSA的天然手性微環(huán)境，又獲得氫鍵有機(jī)框架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明，HBF沿通道內(nèi)壁形成連續(xù)晶態(tài)層，使通道孔徑縮小至約1.5納米，與氨基酸分子尺寸相當(dāng)，顯著增強(qiáng)了膜材料的手性識(shí)別能力。

　　為手性藥物分離開(kāi)辟新路徑

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該HBF@PET核孔膜對(duì)色氨酸、精氨酸等多種氨基酸對(duì)映體均表現(xiàn)出優(yōu)異的識(shí)別性能。尤其在對(duì)組氨酸的分離中，L-His在BSA手性口袋中能與更多殘基形成氫鍵，而D-His僅與兩個(gè)殘基形成氫鍵。更強(qiáng)的結(jié)合作用阻礙了L-His的擴(kuò)散，D-His則因弱相互作用快速通過(guò)通道，從而實(shí)現(xiàn)高效分離。

　　該膜在9個(gè)循環(huán)（12小時(shí)/循環(huán)）或連續(xù)120小時(shí)運(yùn)行后，D-His通量仍保持初始值的80%以上；在pH 2~11溶液中浸泡24小時(shí)后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)材料泄漏，展現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性。

　　本研究充分發(fā)揮蘭州大學(xué)在先進(jìn)化學(xué)合成領(lǐng)域的技術(shù)積淀，以及中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所與東江實(shí)驗(yàn)室在核孔膜制備方面的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將可控核孔膜與生物功能材料有機(jī)結(jié)合，有效解決了手性膜穩(wěn)定性與選擇性難以兼顧的關(guān)鍵難題，為開(kāi)發(fā)新型生物雜化分離膜、實(shí)現(xiàn)手性藥物綠色分離提供了新思路。