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手性結構在生命過程和藥物活性中扮演著關鍵角色，獲得高純度的單一對映體化合物對于醫藥、農業等領域具有重要意義。

近日，中國科學院近代物理研究所等在手性分離膜研究方面取得進展。研究團隊依托蘭州重離子加速器（HIRFL）提供的重離子輻照技術，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），實現了對氨基酸對映體的高效、精準分離。

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）薄膜進行均勻輻照，隨后通過精確控制的徑跡蝕刻工藝，制備出孔徑約400納米、孔道結構規整的錐形納米通道膜。這種孔道貫通好、尺寸可調的核孔膜為后續功能材料的均勻負載提供了理想的限域空間和結構基礎。

團隊提出一種電壓驅動的原位組裝策略：在2伏直流電壓驅動下，帶負電的牛血清白蛋白（BSA）和有機配體分子通過電泳作用高效進入PET核孔膜的納米通道內并實現均勻分布。BSA與配體通過定向氫鍵共組裝，形成氫鍵生物雜化框架（HBF）。該結構既保留了BSA的天然手性微環境，又獲得氫鍵有機框架的結構穩定性。分析表征表明，HBF沿通道內壁形成連續晶態層，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。

實驗結果顯示，該膜材料對色氨酸、精氨酸等多種氨基酸對映體均表現出良好的識別性能，具備廣譜適用性。在連續9個循環（12小時/循環）或120小時連續運行后，D-His通量仍保持初始值的80%以上；在pH2~11溶液中浸泡24小時后結構穩定，無材料泄漏，展現出優異的化學與機械穩定性。

進一步通過熒光滴定、等溫滴定量熱、微量熱泳動和分子動力學模擬揭示：L-His與HBF的結合親和力遠強于D-His。分子對接顯示，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，從而實現高效分離。

研究有效解決了手性膜穩定性與選擇性難以兼顧的關鍵難題，為開發新型生物雜化分離膜、實現手性藥物綠色分離提供了新思路。

相關研究成果發表于《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

手性分離新型核孔膜制備與表征