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浙工大潘梅蘭教授團(tuán)隊(duì) 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
關(guān)鍵詞：溫敏水凝膠膜 手性分離

  在化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中，手性分離是一個(gè)重要且具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。近期，浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院潘梅蘭教授團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)手性物質(zhì)的高效分離，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長時(shí)間高效運(yùn)行（圖1 a）。研究團(tuán)隊(duì)通過將聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)涂覆在聚醚砜(PES)膜上，同時(shí)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(duì)比實(shí)驗(yàn)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(dǎo)下（圖1 c），表現(xiàn)出了卓越的手性分離效率，在40°C下對(duì)D-苯丙氨酸(D-Phe)的選擇性達(dá)到了3.30（圖1 d），同時(shí)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(xué)黃紫儀碩士。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。


圖1


  該團(tuán)隊(duì)采用具有強(qiáng)吸水性能的(-OH)基團(tuán)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(gòu)穩(wěn)定性（圖2 b）。除此之外，這項(xiàng)研究的核心在于PDTAN膜改變了BSA中識(shí)別位點(diǎn)的選擇性特性，從截留L-Phe轉(zhuǎn)變?yōu)榻亓鬌-Phe。通過四階導(dǎo)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(shù)分析顯示，隨著溫度的升高，BSA的二級(jí)結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)了對(duì)D-Phe實(shí)現(xiàn)了選擇性識(shí)別。


圖2


  這項(xiàng)研究展示了溫敏水凝膠膜在手性分離中的新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手性分子的高效分離。這一成果不僅推動(dòng)了手性分離技術(shù)的發(fā)展，還有望在制藥和生物化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。


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

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