在化学和生物医学研究中，手性分离是一个重要且具有挑战性的领域。近期，浙江工业大学环境学院潘梅兰教授团队提出了一种新型手性分离方法——通过制备仿生温敏凝胶膜实现对手性物质的高效分离，并且已经实现了长时间高效运行（图1 a）。研究团队通过将聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)涂覆在聚醚砜(PES)膜上，同时粘附亲水性的多巴胺盐酸盐(PDA)/丹宁酸(TA)/壳聚糖(Chi)中间层，经过对比实验最终开发出了一种热敏水凝胶涂层膜(PDTAN) （图1 b）。该膜在牛血清白蛋白(BSA)的介导下（图1 c），表现出了卓越的手性分离效率，在40°C下对D-苯丙氨酸(D-Phe)的选择性达到了3.30（图1 d），同时具有显著的稳定性和抗污染性能（图1 e），超越了以往的研究成果（图1 f）。该工作以“A novel approach to chiral separation: thermo-sensitive hydrogel membranes”为题发表在《Mater. Horiz.》上（DOI：10.1039/D4MH00895B）。文章第一作者是浙江工业大学黄紫仪硕士。该研究得到国家自然科学基金委的支持。
图1
该团队采用具有强吸水性能的(-OH)基团和具有大空间位阻的苯基（图2 a），与PNIPAm和Chi共聚形成三元共聚物(PDTAN)。通过引入经历温度触发的溶胶-凝胶转变的PNIPAm活性层，即使在高于LCST的温度下也能保持良好的结构稳定性（图2 b）。除此之外，这项研究的核心在于PDTAN膜改变了BSA中识别位点的选择性特性，从截留L-Phe转变为截留D-Phe。通过四阶导数紫外-可见光谱、圆二色谱(CD)和原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术分析显示，随着温度的升高，BSA的二级结构从α-helix转变为β-sheet（图2 c）。这种转变是由BSA和PNIPAm之间的氢键引起的，最终实现了对D-Phe实现了选择性识别。
图2
这项研究展示了温敏水凝胶膜在手性分离中的新应用，实现了对手性分子的高效分离。这一成果不仅推动了手性分离技术的发展，还有望在制药和生物化学领域得到广泛应用。
原文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d4mh00895b
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