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浙工大潘梅蘭教授團隊 Mater. Horiz.：一種新型手性分離方法 - 仿生溫敏凝膠膜
2024-09-27  來源：高分子科技

  在化學和生物醫(yī)學研究中，手性分離是一個重要且具有挑戰(zhàn)性的領域。近期，浙江工業(yè)大學環(huán)境學院潘梅蘭教授團隊提出了一種新型手性分離方法——通過制備仿生溫敏凝膠膜實現(xiàn)對手性物質(zhì)的高效分離，并且已經(jīng)實現(xiàn)了長時間高效運行（圖1 a）。研究團隊通過將聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)涂覆在聚醚砜(PES)膜上，同時粘附親水性的多巴胺鹽酸鹽(PDA)/丹寧酸(TA)/殼聚糖(Chi)中間層，經(jīng)過對比實驗最終開發(fā)出了一種熱敏水凝膠涂層膜(PDTAN) （圖1 b）。該膜在牛血清白蛋白(BSA)的介導下（圖1 c），表現(xiàn)出了卓越的手性分離效率，在40°C下對D-苯丙氨酸(D-Phe)的選擇性達到了3.30（圖1 d），同時具有顯著的穩(wěn)定性和抗污染性能（圖1 e），超越了以往的研究成果（圖1 f）。該工作以“A novel approach to chiral separation: thermo-sensitive hydrogel membranes”為題發(fā)表在《Mater. Horiz.》上（DOI：10.1039/D4MH00895B）。文章第一作者是浙江工業(yè)大學黃紫儀碩士。該研究得到國家自然科學基金委的支持。


圖1


  該團隊采用具有強吸水性能的(-OH)基團和具有大空間位阻的苯基（圖2 a），與PNIPAm和Chi共聚形成三元共聚物(PDTAN)。通過引入經(jīng)歷溫度觸發(fā)的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變的PNIPAm活性層，即使在高于LCST的溫度下也能保持良好的結(jié)構穩(wěn)定性（圖2 b）。除此之外，這項研究的核心在于PDTAN膜改變了BSA中識別位點的選擇性特性，從截留L-Phe轉(zhuǎn)變?yōu)榻亓鬌-Phe。通過四階導數(shù)紫外-可見光譜、圓二色譜(CD)和原位傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術分析顯示，隨著溫度的升高，BSA的二級結(jié)構從α-helix轉(zhuǎn)變?yōu)棣?sheet（圖2 c）。這種轉(zhuǎn)變是由BSA和PNIPAm之間的氫鍵引起的，最終實現(xiàn)了對D-Phe實現(xiàn)了選擇性識別。


圖2


  這項研究展示了溫敏水凝膠膜在手性分離中的新應用，實現(xiàn)了對手性分子的高效分離。這一成果不僅推動了手性分離技術的發(fā)展，還有望在制藥和生物化學領域得到廣泛應用。


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00895b

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（責任編輯：xu）
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