《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的具有单一构型手性表面的异质薄膜器件。该器件具有组成成分，电性以及孔道结构不对称分布的特点，从而可以实现离子以及手性分子的选择性筛（图1）。此外，该智能器件由手性转录机制制备合成，与利用手性分子通过后修饰法所得手性孔道相比，该智能器件表现出更好的普适性，对具备不同等电点的手性氨基酸分子均表现出较高的筛分能力。同时，该智能器件被证明具有较高的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。
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。这项研究工作提出了一种新的超组装策略制备智能感知手性筛分器件，为构筑新型多功能手性筛分器件开辟了新的途径，在智能感知器件，药物筛分以及传感等方面具有很大的应用潜力。
图1. CMS/AAO异质结构薄膜器件的手性筛分性能
图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，并被选为封面文章。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。