產物提取和溶劑回收對醫藥合成行業具有重大意義。基于有機溶劑納濾(OSN)的膜分離技術來實現高附加值藥物分子的分離純化,具有碳足跡少、運行成本低以及避免藥物失活等優點,可顯著降低能量消耗。具有可定制孔結構的共價有機框架(COF)膜在依賴OSN的藥物分離中引起了極大的興趣。然而,通過結構單元的合理設計來制備具有亞納米通道的耐用COF膜以實現高效分離仍然具有挑戰性。
針對上述問題,浙江大學高分子科學與工程學系、浙江大學紹興研究院朱利平教授團隊報道了一種具有三角形拓撲結構的亞納米孔COF膜用于有機溶劑中的藥物分離純化(圖1)。設計六重對稱單元作為構建塊,通過在多孔基底界面處的可控擴散合成了超薄COF膜。該膜具有優異的溶劑滲透性和陡峭的截留曲線(截留分子量380 Da),綜合性能優于同類OSN膜。在高濃度和長時間操作下,該膜對抗腫瘤藥物及其中間體表現出良好的分離能力。

圖1 三角拓撲結構的COF膜設計思路和藥物分離示意圖

圖2. COF粉末和薄膜(HFPB-HZ)的合成示意圖及孔道結構表征。以相同反應條件在室溫下制備的HFPB-HZ具有適中的結晶性、高比表面積以及0.9 nm的均一孔道結構。

圖3. HFPB-HZ膜的界面合成過程以及物理化學結構表征。通過多孔基底的擴散調節,該膜表面呈現出致密較光滑的形貌,具有55 nm的超薄厚度、高度的化學結構均一性以及良好的溶劑親和性。

圖4. HFPB-HZ膜用于喜樹堿類抗腫瘤藥物的分離結果。該膜可對不同分子量的藥物及中間體實現截留,可在長期操作下和高濃度下對CPT-11實現8倍的有效濃縮,以及對CPT-11和中間體SN-38實現3倍的有效純化。
相關研究成果以“Ultrathin Subnanoporous Covalent Organic Framework Membranes with Triangular Topologies for Efficient Pharmaceutical Separation”為題發表在期刊《Small》上。論文第一作者為浙江大學高分子科學與工程學系已畢業博士郭胡康,通訊作者為朱利平教授。感謝國家自然科學基金、國家重點研發計劃、浙江省“尖兵”“領雁”研發計劃等項目的支持。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202508272
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