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  用于分離和純化活性藥物成分（API）的先進(jìn)膜技術(shù)需要在膜材料和制造工藝方面進(jìn)行改進(jìn)，以在制藥行業(yè)中實(shí)現(xiàn)對大分子溶質(zhì)的高截留以及對有機(jī)溶劑的高滲透。具有穩(wěn)定剛性孔的微孔有機(jī)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(guī)�；瘧�(yīng)用。通過界面聚合制備的薄膜復(fù)合膜（TFC）具有易于合成的交聯(lián)超�。◣资驇装偌{米厚）薄膜以及優(yōu)異的可擴(kuò)展性，因此在膜工業(yè)發(fā)展中更具前景。通過調(diào)控界面聚合過程（如設(shè)計(jì)新型單體、替換反應(yīng)體系、引入調(diào)節(jié)劑）來優(yōu)化聚酰胺膜的選擇性層微孔結(jié)構(gòu)（如增強(qiáng)微孔性、改善連通性、精確調(diào)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(shè)計(jì)具有特定空間構(gòu)型、尺寸和官能團(tuán)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(shù)制備高微孔芳香族聚酰胺膜。

  有鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系劉江濤教授團(tuán)隊(duì)，報(bào)告了一種通過調(diào)節(jié)劑輔助界面聚合來制備具有可調(diào)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(tuán)隊(duì)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(tuán)提升了反應(yīng)活性），與油相單體TMC進(jìn)行界面聚合。針對DAP單體不溶于水的特點(diǎn)，反應(yīng)體系由水、正己烷以及調(diào)節(jié)劑共同組成。通過精準(zhǔn)調(diào)控，制備出具有增強(qiáng)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(diào)節(jié)劑）來建立穩(wěn)定的界面（圖2a-d），并結(jié)合分子模擬闡明了水-正己烷界面的組成和物理性質(zhì)。此外，聚酰胺層的厚度通過透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)行估算（圖2e-g），結(jié)果表明在調(diào)節(jié)劑輔助下制備的TFC膜均表現(xiàn)出較薄的分離層厚度（< 30 nm）。

圖2：調(diào)節(jié)劑（乙酸、氫氧化鈉和乙醇）對界面聚合過程中反應(yīng)界面的調(diào)控，以及調(diào)節(jié)劑對聚酰胺膜的物化結(jié)構(gòu)的影響。

  可調(diào)微孔結(jié)構(gòu)的形成主要取決于DAP與TMC的交聯(lián)程度，該過程受DAP單體多反應(yīng)基團(tuán)、三維扭曲構(gòu)型及溶劑依賴性分子行為調(diào)控。實(shí)驗(yàn)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(diào)節(jié)界面聚合，可制備出具有增強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子動力學(xué)模擬

  圖4為納濾性能測試結(jié)果，所得到的最優(yōu)膜的甲醇滲透率達(dá)到了 11.9 L m^-2 h^-1 bar^-1，與商業(yè)基準(zhǔn)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(yàn)證該膜在制藥工業(yè)的應(yīng)用潛力，本研究選取多種功能與結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)。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(jī)溶劑納濾性能

  本研究采用三維扭曲結(jié)構(gòu)的DAP單體與TMC反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)劑輔助界面聚合技術(shù)制備了微孔率與孔徑可調(diào)的芳香聚酰胺超薄膜。分子動力學(xué)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(kuò)增（乙酸/氫氧化鈉調(diào)節(jié)劑對界面影響可忽略）。實(shí)驗(yàn)與分子模擬證實(shí)，更寬的界面導(dǎo)致更厚、微孔結(jié)構(gòu)更疏松（高孔隙率、大孔徑、高連通性）的選擇層，尤以乙醇為調(diào)節(jié)劑時(shí)顯著。此外，制備的膜對API展現(xiàn)優(yōu)異分子選擇性和較高的有機(jī)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(dá)莫）富集能力超越商用膜，凸顯該技術(shù)創(chuàng)制先進(jìn)制藥分離膜的潛力。相關(guān)研究成果以“Ultrathin Aromatic Polyamide Membranes with Tunable Microporosity for Molecular Sieving”為題發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上（Angew. Chem. Int. Ed., e202506493 (2025))。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉江濤教授為論文的通訊作者，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFB3811000）、國家自然科學(xué)基金（22478371）、青年人才計(jì)劃（GG2400007003、KY2400000020）、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金（CY2024X010A）d等項(xiàng)目的支持。

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