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健康报:科学家发现手性分子拆分利器

来源: 健康报2018年11月17日2版     发稿时间: 2018-11-20 16:33

有望降低手性药物生产成本

  本报讯(记者 李哲)南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院陈瑶研究员课题组与化学学院张振杰教授、美国南佛罗利达大学马胜前教授携手利用生物分子诱导的策略,设计合成了一类手性共价有机框架材料,并成功地应用于多种药物、氨基酸等小分子的手性分离。该材料具有造价低、效率高、普适性强等特点,具有完全自主知识产权,作为新型“分手”利器,它将大幅降低手性药物的生产成本,打破进口依赖。介绍该工作的论文日前在线发表于国际著名学术刊物《德国应用化学》上。

  20世纪50年代末,一种减缓女性妊娠反应的药物“反应停”(沙利度胺),导致世界上诞生了1万多名先天畸形儿(海豹肢)。后来,科学家发现“反应停”中存在手性分子,其中右手分子具有中枢镇静效果,左手分子却有致畸副作用。这是对“手性分子”认知不足的恶果。化学世界中,有一大类分子存在手性异构体,称“手性分子”。一些药物中的手性分子的两个镜像异构体存在生物活性、代谢过程、毒性的显著差别,有的更是“治病”和“致病”的天壤之别。如何经济、高效、便捷地将手性分子的“左右手”分开,获取其中有益部分,成为化学界竞相攻关的课题。

  目前,液相色谱技术是获取手性分子单一构型对映体的重要手段之一,而具有高手性分离性能的手性固定相是这一技术的关键。“简单来说,液相色谱仪中的分离柱就好像一个隧道,外观、型号看起来完全一样的汽车一起驶入,有牌照的汽车,交警就可以让其顺利地快速通过,没有牌照的就会因为被交警调查而落后通过。这样,隧道另一端先出现的就都是有牌照的汽车,后出现的都是没有牌照的汽车了。”陈瑶说,这其中最关键的部分就是“交警”,也就是“手性固定相”,需要识别能力强、稳定且高效。生物分子(如酶、肽段、氨基酸等)由于其本身固有的手性结构及其两亲性、两性离子性等特点,可以用于多种手性分子的识别,但稳定性差。而新兴的多孔框架材料——共价有机框架材料(COFs),具有高比表面积、较高孔道率、孔径规则并容易调控、结构灵活、易于功能化等特性,并具有优异的热稳定和化学稳定性。

  经过一系列技术攻关,陈瑶课题组成功将一系列生物分子(溶菌酶、三肽、氨基酸)引入到COFs材料中,非手性COFs通过继承生物分子的手性特征从而变成手性COFs,进而可应用于手性分子的拆分。“这就等于有了隧道中高效、敬业的‘交警’——一种新型的高效液相色谱手性固定相被我们合成出来了。”陈瑶说。“这一研究为发展高效、耐用型的手性固定相,以及拓宽共价有机框架材料在手性分离、手性催化方面的应用提供了巨大的潜力。”

 

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