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中国科大制出分离“神器” 可高效分辨“真假悟空”
2019-06-27 中国新闻网

  在两层二维石墨相氮化碳(云层)之间插入合适的?#20013;?#20301;点(树),可以“抓住”右旋分子(六耳猕猴),让左旋分子(孙悟空)通过,从而达到高效分离不同?#20013;?#20998;子的效果。(图:崔劼,中国科大提供)

  中国科学技术大学6月26日消息,该校刘波教授课题组开发制出一种分离“神器?#34180;中?#20998;离膜,可高效区分、分离“真假悟空?#34180;?/p>

  这一成果近日发表在《自然·通讯》上。

  《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?#20013;?#30340;同分异构体(对映异构体)。两个分子的化学式一模一样,只是空间结构有差异,一种在空间上左旋,另一种是右旋的。两者的关系像是左右手,看起来一样,但却不能重合。对映异构体的效用有巨大的差异,比如左旋氨氯地平能够治疗高血压,而右旋氨氯地平却没有效用。

  在生物制药过程中,经常会制备出?#20013;?#21516;分异构体,但是我们所需要的却只是其中一种?#20013;?#20998;子,需要全部去除另外一种。左?#20013;?#20998;子和右?#20013;?#20998;子就像孙悟空和六耳猕猴一样难以区分和分离,怎么办呢?

  据介绍,?#20013;?#20998;离膜是当前被寄予厚望的一种解决方案。目前可以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。

  刘波教授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?#20013;?#20301;点,开发出高度稳定的?#20013;?#20998;离膜。可以“抓住”左旋?#20013;?#20998;子,“放过”右旋?#20013;?#20998;子,分离效率高达89%,这一成果有望产业化。

  论文的第一作者、博?#21487;?#29579;洋介绍,“这种分离膜对不同的?#20013;?#23545;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。

  ?#26696;?#37325;要的是,由于在层间成功引入?#20013;?#20301;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。实验室目前制备的?#20013;?#20998;离膜是厘米级,团队正积极将薄膜尺寸向米级推进,以应用于具有高医药附?#21448;?#30340;?#20013;?#33647;物分子生产。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-019-10381-z

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