【央廣網】“悟空”“猕猴”咋分辨?中國科大研發出手性分離膜 2019-06-26

央广网合肥6月26日消息(记者刘军 通讯员范琼)《西游记》中,六耳猕猴和孙悟空站在一起,上天入地都难以分辨,最后只有如来佛筛选出假悟空真六耳,才保证了西行的顺利进行。在生物分子中,也存在许多孙悟空和六耳猕猴难分彼此的情况,这就是所谓不同手性的同分异构体。中國科學技術大學刘波教授课题组近日就利用二维层状材料开发出一种手性分离膜,可以高效地分离不同手性的同分异构体,分离效率高达89%,这一成果有望产业化。该论文于6月7日发表在《自然·通讯》上。

據了解,不同手性的同分異構體也被稱爲對映異構體,兩個分子的化學式一模一樣,只是空間結構有差異,一種在空間上左旋,另一種是右旋的。兩者的關系像是左右手,看起來一樣,但卻不能重合。對映異構體的效用有巨大的差異,比如左旋氨氯地平能夠治療高血壓,而右旋氨氯地平卻沒有效用。在生物制藥過程中,經常會制備出手性同分異構體,但是我們所需要的卻只是其中一種手性分子,需要全部去除另外一種。

在兩層二維石墨相氮化碳(雲層)之間插入合適的手性位點(樹),可以“抓住”右旋分子(六耳猕猴),讓左旋分子(孫悟空)通過,從而達到高效分離不同手性分子的效果。(圖:崔劼)

手性分离膜是当前被寄予厚望的一种解决方案。目前有聚合物和晶体材料两种方案,但是聚合物膜分离效率低,晶体材料又难以制备成膜。中國科學技術大學刘波课题组从二维层状材料出发,通过调控层间距并在层空间中引入手性位点,开发出高度稳定的手性分离膜。论文的第一作者、博士生王洋介绍,“这种分离膜对不同的手性对映异构体表现出非常明显的选择性。它可以高效分离出右旋柠檬烯,截留了大部分左旋柠檬烯。如果进一步对整个体系施加一定压力,还可以使分离效率在时效性上得到大幅改善。”

刘波课题组提出一种依赖静电作用,调控二维材料层间距及其化学环境的普适性策略,可以制备高度稳定的二维薄膜材料,实现亚纳米尺度下对不同尺寸的物种进行精准筛分,从而在污水净化、海水淡化等方面表现出应用潜力。“更重要的是,由于在层间成功引入手性位点,可以用来实现对映异构体的高效分离,从而赋予二维材料分离膜更为广阔的应用前景。” 刘波说。

據介紹,實驗室目前制備的手性分離膜是厘米級,該團隊正積極將薄膜尺寸向米級推進,以應用于具有高醫藥附加值的手性藥物分子生産。


央廣網 2019-06-26

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