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  用于分離和純化活性藥物成分（API）的先進膜技術需要在膜材料和制造工藝方面進行改進，以在制藥行業中實現對大分子溶質的高截留以及對有機溶劑的高滲透。具有穩定剛性孔的微孔有機材料（如石墨烯、MOF、COF等）是理想納濾膜材料，但其晶體缺陷和晶界問題阻礙了規模化應用。通過界面聚合制備的薄膜復合膜（TFC）具有易于合成的交聯超薄（幾十或幾百納米厚）薄膜以及優異的可擴展性，因此在膜工業發展中更具前景。通過調控界面聚合過程（如設計新型單體、替換反應體系、引入調節劑）來優化聚酰胺膜的選擇性層微孔結構（如增強微孔性、改善連通性、精確調控孔徑），成為提升其滲透性和選擇性的核心研究策略。其中，設計具有特定空間構型、尺寸和官能團的新型單體分子是最直接有效的途徑。

圖1：通過界面聚合技術制備高微孔芳香族聚酰胺膜。

  有鑒于此，中國科學技術大學環境科學與工程系劉江濤教授團隊，報告了一種通過調節劑輔助界面聚合來制備具有可調微孔率和微孔尺寸的芳香族聚酰胺膜（PAMs）的策略。在該工作中，研究團隊采用三維扭曲的3,3-二氨基酚酞（DAP）作為水相單體（其-NH?基團提升了反應活性），與油相單體TMC進行界面聚合。針對DAP單體不溶于水的特點，反應體系由水、正己烷以及調節劑共同組成。通過精準調控，制備出具有增強微孔隙度的芳香族PAMs（圖1）。在最佳界面聚合之前，嘗試了各種水溶液（如用乙酸和氫氧化鈉作為調節劑）來建立穩定的界面（圖2a-d），并結合分子模擬闡明了水-正己烷界面的組成和物理性質。此外，聚酰胺層的厚度通過透射電子顯微鏡（TEM）進行估算（圖2e-g），結果表明在調節劑輔助下制備的TFC膜均表現出較薄的分離層厚度（< 30 nm）。

圖2：調節劑（乙酸、氫氧化鈉和乙醇）對界面聚合過程中反應界面的調控，以及調節劑對聚酰胺膜的物化結構的影響。

  可調微孔結構的形成主要取決于DAP與TMC的交聯程度，該過程受DAP單體多反應基團、三維扭曲構型及溶劑依賴性分子行為調控。實驗和分子模擬表明（圖3），與乙酸和氫氧化鈉相比，通過向水相中添加乙醇來調節界面聚合，可制備出具有增強微孔率、增大微孔尺寸和更好的孔隙連通性的PAMs。

圖3：聚酰胺網絡的化學結構和分子動力學模擬

  圖4為納濾性能測試結果，所得到的最優膜的甲醇滲透率達到了 11.9 L m^-2 h^-1 bar^-1，與商業基準膜（0.6 L m^-2 h^-1 bar^-1）相比，在保證分子量截留值（約460 g mol^-1）相同的情況下，其性能提升了19.8 倍。此外，為驗證該膜在制藥工業的應用潛力，本研究選取多種功能與結構各異的高附加值活性藥物成分（APIs），開展乙醇溶液體系分離實驗。圖4G顯示，三種膜對分子量大于460 g mol^-1的活性藥物成分均保持了90%以上的截留率。

圖4：有機溶劑納濾性能

  本研究采用三維扭曲結構的DAP單體與TMC反應，通過調節劑輔助界面聚合技術制備了微孔率與孔徑可調的芳香聚酰胺超薄膜。分子動力學模擬表明：基于乙醇-己烷體系的互溶性特征，其界面寬度隨乙醇濃度增加而顯著擴增（乙酸/氫氧化鈉調節劑對界面影響可忽略）。實驗與分子模擬證實，更寬的界面導致更厚、微孔結構更疏松（高孔隙率、大孔徑、高連通性）的選擇層，尤以乙醇為調節劑時顯著。此外，制備的膜對API展現優異分子選擇性和較高的有機溶劑滲透。其中高孔隙率PAM-E膜的乙醇通量及藥物（如雙嘧達莫）富集能力超越商用膜，凸顯該技術創制先進制藥分離膜的潛力。相關研究成果以“Ultrathin Aromatic Polyamide Membranes with Tunable Microporosity for Molecular Sieving”為題發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上（Angew. Chem. Int. Ed., e202506493 (2025))。中國科學技術大學劉江濤教授為論文的通訊作者，中國科學技術大學博士生研究生姚阿延為文章第一作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2023YFB3811000）、國家自然科學基金（22478371）、青年人才計劃（GG2400007003、KY2400000020）、中國科學技術大學學生創新創業基金（CY2024X010A）d等項目的支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202506493