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手性药物对映体的药效、活性存在差异，因此开发高效的手性分离方法具有重大意义。其中，膜分离法具有成本低、分离规模大等优点，更能满足当今手性药物分离的巨大需求。但是，构建高对映选择性的手性药物分离膜仍是一项挑战。针对这一挑战，华中师范大学李海兵教授团队利用共价有机框架调控分离膜的孔径，基于尺寸匹配策略，解决了手性膜分离的选择性问题，实现了高对映选择性的手性药物分离。该研究以“Chiral Covalent Organic Framework Packed Nanochannel Membrane for Enantioseparation”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202204012）上，第一作者为华中师范大学张锶匀博士生，通讯作者为华中师范大学李海兵教授和中科院武汉病毒所周娟研究员。
手性分离膜是由手性识别受体功能化的多孔渗透膜，孔径介于2~50 nm。其中，孔径不仅直接影响分离通量，也关系着手性分离的关键指标——对映选择性。当孔径过大时，其与药物分子尺寸不匹配，导致手性药物分离的选择性差。因此，通过调控孔径，实现尺寸匹配或为解决膜分离选择性问题的策略之一（图1）。
图1. 利用共价有机框架填充（尺寸匹配策略）解决手性膜分离的选择性问题
共价有机框架以其孔径可调、可功能化等优点，常被用作分子筛。基于尺寸匹配策略，华中师范大学李海兵教授团队首次利用共价有机框架调控纳米通道膜的孔径。原位填充共价有机框架后，分离膜的孔径由400 nm减小到2 nm，实现了纳米通道与药物分子的尺寸匹配。对比发现：共价有机框架填充后，分离膜的手性修饰密度也随之提高（图2）。
图2. 手性共价有机框架填充纳米通道的设计构建及表征
在对萘普生对映体的识别及传输中，与表面修饰的手性纳米通道相比，手性共价有机框架填充的纳米通道的选择性提高了20倍，并且成功实现了萘普生等药物的手性分离（图3）。
图3. 手性共价有机框架填充纳米通道对萘普生的选择性识别、传输及分离
有限元理论模拟验证了：当孔径减小到2 nm后，纳米通道门控对萘普生对映体的选择性提高，使药物对映体在纳米通道内发生选择性的富集及传输，最终实现了手性分离（图4）。
图4. 机理研究
综上，李海兵教授团队首次将手性共价有机框架原位填充到纳米通道中，利用尺寸匹配策略解决了手性膜分离研究中存在的选择性问题，为手性药物分离提供了一种具有潜在应用价值的新型膜材料。
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来源：高分子科学前沿
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