惠州日報訊 （記者劉豪偉）手性分離膜研究方面取得重要突破！3月18日，記者從先進能源科學與技術(shù)廣東省實驗室（簡稱“東江實驗室”）獲悉，東江實驗室新能源和新型儲能研究中心與蘭州大學化學化工學院、中國科學院近代物理研究所重離子科學與技術(shù)全國重點實驗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），實現(xiàn)了對氨基酸對映體的高效、精準分離。相關(guān)成果發(fā)表在國際化學期刊《美國化學會志》上。

　　顯著增強了膜材料手性識別能力

　　據(jù)悉，手性結(jié)構(gòu)在生命過程和藥物活性中扮演著關(guān)鍵角色，獲得高純度的單一對映體化合物對于醫(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、效率低等問題，現(xiàn)有手性膜材料也常因結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、活性位點分布不均，難以兼顧高選擇性和高通量。

　　本研究的核心基石，在于團隊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)功能材料得以精準組裝的前提。

　　研究團隊利用蘭州重離子加速器提供的高能Xe離子束，對聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜進行了均勻輻照，隨后通過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械強度，其孔道內(nèi)壁光滑、貫通性好的特點，更為后續(xù)功能材料的均勻負載提供了理想的限域空間和結(jié)構(gòu)基礎。

　　在獲得高質(zhì)量核孔膜這一精密骨架后，如何為其裝上能識別手性分子的功能單元是另一大挑戰(zhàn)。為此，研究團隊創(chuàng)新性地引入電壓驅(qū)動的原位組裝策略。在2伏直流電壓驅(qū)動下，帶負電的牛血清白蛋白（BSA）和有機配體分子（HTBAPy）通過電泳作用高效進入PET核孔膜的納米通道內(nèi)并實現(xiàn)均勻分布。BSA與配體通過定向氫鍵共組裝，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，顯著增強了膜材料的手性識別能力。

　　為手性藥物分離開辟新路徑

　　實驗結(jié)果顯示，該HBF@PET核孔膜對色氨酸、精氨酸等多種氨基酸對映體均表現(xiàn)出優(yōu)異的識別性能。尤其在對組氨酸的分離中，L-His在BSA手性口袋中能與更多殘基形成氫鍵，而D-His僅與兩個殘基形成氫鍵。更強的結(jié)合作用阻礙了L-His的擴散，D-His則因弱相互作用快速通過通道，從而實現(xiàn)高效分離。

　　該膜在9個循環(huán)（12小時/循環(huán)）或連續(xù)120小時運行后，D-His通量仍保持初始值的80%以上；在pH 2~11溶液中浸泡24小時后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無材料泄漏，展現(xiàn)出優(yōu)異的化學與機械穩(wěn)定性。

　　本研究充分發(fā)揮蘭州大學在先進化學合成領(lǐng)域的技術(shù)積淀，以及中國科學院近代物理研究所與東江實驗室在核孔膜制備方面的平臺優(yōu)勢，通過將可控核孔膜與生物功能材料有機結(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，為開發(fā)新型生物雜化分離膜、實現(xiàn)手性藥物綠色分離提供了新思路。