浸大科学家发明控制分子手性新方法　助消除药物副作用

星期二, 2020年5月19日

香港浸会大学（浸大）科学家发明一种净化药物的新方法，透过转动设置于纳米结构制作仪器内的基板，控制药物份子的手性（chirality），从而消除会令药物出现副作用的手性分子，为日后大量生产更为纯净、低成本和安全的药物，提供一个具备高效流程和更环保的方案。是项研究成果已于刊登于国际知名科学杂志《自然化学》。

控制分子手性提升药物安全

许多化学分子均有两种手性，彼此的形状有如镜中的倒影。两种手性分子有着相同的分子式（molecular formula），但分子中组成原子（atoms）的空间排列方式并不相同。分子的手性有如人的一双手，分「左手性」和「右手性」两种结构。左、右手性分子可能具有完全不同的生物化学作用。

大部份医药含有数量均等的左手性分子和右手性分子，即常见的「外消旋药」。其中一种手性分子可治疗特定疾病，但另一种或会有不良副作用。把两种手性分子分离，或生产具备治疗效果的单一手性分子（即「单一对映体」），有助制造更安全和有疗效的药物。

宏观控制分子手性

一般而言，分子极之细小，仅如一条头髮直径的百万分之一至十万分之一。故此以「宏观」的方法（即可以用肉眼看见和用手操作的方法）选择性地生产单一手性分子几乎是不可行的。要生产只含单一对映体的药物，化学家现时在实验室或工业生产中大多使用称为「手性配体」的分子，在分子的层面控制药物分子的手性。这种生产过程称为「非对称合成」。然而，现有生产单一对映体药物的技术过程复杂、昂贵而且不环保。

浸大物理系副教授黄陟峰博士及其研究团队，联同四川大学、广西医科大学及南方科技大学，研发出一种全新的宏观方法，以螺旋弹簧形状、大小如头髮直径千分之一的螺旋金属纳米结构（即「金属纳米弹簧」）作为中介，实现了对分子手性的控制。

旋转方向决定分子手性

研究团队採用一种称为「大倾斜角物理气相沉积」的纳米材料制造技术，在一块基板上制造出金属（例如银或铜）纳米弹簧。当基板以顺时针和逆时针方向旋转时，便会分別制造出右手性以及左手性的金属纳米弹簧。

研究团队继而使用紫外光引发化学反应，令吸附在金属纳米弹簧上的「2-蒽羧酸」（英文简称AC）分子进行化学反应，形成与手性药物相似的手性分子产物。当AC分子吸附在右手性金属纳米弹簧表面，并曝露于紫外缐，会优先产生右手性分子产物；而当AC分子吸附在左手性的金属纳米弹簧表面，并曝露于紫外缐，便会优先形成左手性分子。换言之，基板旋转的方向决定了金属纳米弹簧的手性，进而可靠地决定所生产的分子的手性。

研究显示，只需从宏观层面控制基板的旋转方向，便能轻易地控制分子的手性。这是首次利用宏观方法（控制直径为4英寸的基板的旋转方向）去控制微细分子（十亿分之一米的AC手性分子产物）的手性。

以环保方法减少药物副作用

黄博士指出：「成功地透过宏观工程方法去控制分子手性，可方便轻易的制造出只有左手性或右手性的单一对映体药物，这将有助消除许多药物的不良甚或是致命的副作用。」

目前用非对称合成方法生产药物，无可避免需要使用手性配体，却很有可能造成环境污染。相反，这个崭新方法使用的金属纳米弹簧，可在生产单一对映体药物中重复使用，并无需使用手性配体，为日后大量生产药物提供一个具备高效流程、低成本和使用循环物料的方案。

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