在生物分子中的不同手性的同分異構(gòu)體(對(duì)映異構(gòu)體)，兩個(gè)分子的化學(xué)式一模一樣，只是空間結(jié)構(gòu)有差異，一種在空間上左旋，另一種是右旋的。兩者的關(guān)系像是左右手，看起來(lái)一樣，但卻不能重合。對(duì)映異構(gòu)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(guò)程中，經(jīng)常會(huì)制備出手性同分異構(gòu)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。左手性分子和右手性分子就像孫悟空和六耳獼猴一樣難以區(qū)分和分離，怎么辦呢？

手性分離膜是當(dāng)前被寄予厚望的一種解決方案。目前可以有聚合物和晶體材料兩種方案，但是聚合物膜分離效率低，晶體材料又難以制備成膜。劉波課題組從二維層狀材料出發(fā)，通過(guò)調(diào)控層間距并在層空間中引入手性位點(diǎn)，開發(fā)出高度穩(wěn)定的手性分離膜。論文的第一作者、博士生王洋介紹，“這種分離膜對(duì)不同的手性對(duì)映異構(gòu)體表現(xiàn)出非常明顯的選擇性。它可以高效分離出右旋檸檬烯，截留了大部分左旋檸檬烯。如果進(jìn)一步對(duì)整個(gè)體系施加一定壓力，還可以使分離效率在時(shí)效性上得到大幅改善?！?/span>

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

據(jù)了解，劉波課題組提出一種依賴靜電作用，調(diào)控二維材料層間距及其化學(xué)環(huán)境的普適性策略，可以制備高度穩(wěn)定的二維薄膜材料，實(shí)現(xiàn)亞納米尺度下對(duì)不同尺寸的物種進(jìn)行精準(zhǔn)篩分，從而在污水凈化、海水淡化等方面表現(xiàn)出應(yīng)用潛力。“更重要的是，由于在層間成功引入手性位點(diǎn)，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)映異構(gòu)體的高效分離，從而賦予二維材料分離膜更為廣闊的應(yīng)用前景。”劉波說(shuō)。

據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)室目前制備的手性分離膜是厘米級(jí)，團(tuán)隊(duì)正積極將薄膜尺寸向米級(jí)推進(jìn)，以應(yīng)用于具有高醫(yī)藥附加值的手性藥物分子生產(chǎn)。(記者 聶靜潔)

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