孔彪课题组开发超组装手性异质薄膜筛分器件

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《Science》125周年创刊特刊将“为什么生命需要手性”列为第5个最具挑战性的科学问题，其重要性可见一斑。目前市售超过50%的药物在其结构中至少有一个手性中心，同一药物的对映异构体具有相同的物理化学性质，但可能在药代动力学，药效学和毒性方面产生不同，甚至相反的作用。这使得单一手性的分子在生物以及医药领域有着广泛的需求。然而，如何高效分离两组互为手性的分子仍是目前分子筛分研究领域的一大挑战。目前主流的手性分离技术依赖于色谱，但这种方法成本高且耗时。膜分离技术具有效率高，成本低且可规模化等优势，使其在手性分离领域有着广泛的应用前景。
        近日，复旦大学孔彪研究员课题组报道了一种新颖的通过超分子自组装以及界面超组装方法制备具有单一构型手性表面的异质薄膜器件。该器件表现出优异的阳离子选择性以及手性筛分性能，同时，该器件具有较高的pH响应手性筛分性能，在酸性到碱性环境的转换中，均可以有效实现手性筛分。
        该工作开发了流体定向诱导的界面超组装策略，利用超分子叶酸作为模板，充分利用了前驱体与模板剂之间的多重、多种弱相互作用力（如氢键、亲疏水、π-π堆积等作用力）和自组装性质，通过手性转录机制，将手性模板转录至孔道内表面，进而得到具有二维六方结构且孔道高度有序以及手性均一的纳米结构材料；依次通过酸洗以及空气焙烧步骤，所得手性介孔材料表现为负电性，通过超组装机制将其进一步与带有正电荷的阳极氧化铝阵列结合，该异质结构手性薄膜器件具备组成成分，电荷，以及孔径分布不对称等特性。因此，该手性异质薄膜可以作为一种智能器件用于手性药物的识别与分离。
       在该工作中，孔彪教授团队开发了一种新颖的超组装手性异质薄膜构筑策略，并首次提出耦合加速筛分机制，该异质薄膜器件可同时实现高灵敏度离子以及手性分子的智能筛分。

1. CMS/AAO异质结构薄膜器件的手性筛分性能

2. CMS/AAO异质结构薄膜器件手性筛分机理探究

       相关研究工作日前以“Super-Assembled Chiral Mesostructured Hetero-membranes for Smart and Sensitive Couple-Accelerated Enantioseparation“为题发表于化学旗舰期刊Journal of the American Chemical Society上，并被选为封面作为亮点报道，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。课题组成员黄亚楠博士为论文的第一作者。
      全文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c04862


          文章来源：复旦大学
        孔彪，复旦大学研究员、博士生导师,中央组织部特聘专家，上海市特聘专家，曾任美国斯坦福大学、墨尔本大学博士后研究员。孔彪研究员博士毕业于澳大利亚Monash大学化学工程系，复旦大学化学系获工学与理学博士学位，国外博士毕业论文被学位委员会选为澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖（全校工学部仅一名）。2015年4月起于墨尔本大学化学与生物分子工程系任专项博士后研究员，任职期间荣获澳大利亚“维多利亚学术之星”荣誉称号（每年仅评选出一名）。曾获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖、中国教育部“博士研究生学术新人奖”、“陶氏化学可持续发展创新奖”一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、宝钢教育基金会特等奖（全国排名第一）。曾任澳大利亚Monash大学研究生会学术副主席，复旦大学-英国皇家化学会学生俱乐部首任主席，墨尔本国家公派学联常务委员会委员，兼任国家学联对外交流部部长，2015年作为主要发起人成立澳中科学家创业协会并任协会常务委员。现任澳大利亚工程师与高级工程师群体成员，复旦大学-英国皇家化学会学生俱乐部荣誉主席，澳大利亚博士沙龙执行委员，兼任秘书部部长，澳中科学家创业协会上海分会会长。