image: Dr Jeffery Huang Zhifeng, Associate Professor in the Department of Physics at HKBU, has developed a novel approach to manipulating the chirality of drug molecules. view more
Credit: Hong Kong Baptist University
香港浸會大學（浸大）科學家發明一種淨化藥物的新方法，透過轉動設置於納米結構製作儀器內的基板，控制藥物份子的手性（chirality），從而消除會令藥物出現副作用的手性分子，為日後大量生產更為純淨、低成本和安全的藥物，提供一個具備高效流程和更環保的方案。是項研究成果已於刊登於國際知名科學雜誌《自然化學》。
控制分子手性提升藥物安全
許多化學分子均有兩種手性，彼此的形狀有如鏡中的倒影。兩種手性分子有著相同的分子式（molecular formula），但分子中組成原子（atoms）的空間排列方式並不相同。分子的手性有如人的一雙手，分「左手性」和「右手性」兩種結構。左、右手性分子可能具有完全不同的生物化學作用。
大部份醫藥含有數量均等的左手性分子和右手性分子，即常見的「外消旋藥」。其中一種手性分子可治療特定疾病，但另一種或會有不良副作用。把兩種手性分子分離，或生產具備治療效果的單一手性分子（即「單一對映體」），有助製造更安全和有療效的藥物。
宏觀控制分子手性
一般而言，分子極之細小，僅如一條頭髮直徑的百萬分之一至十萬分之一。故此以「宏觀」的方法（即可以用肉眼看見和用手操作的方法）選擇性地生產單一手性分子幾乎是不可行的。要生產只含單一對映體的藥物，化學家現時在實驗室或工業生產中大多使用稱為「手性配體」的分子，在分子的層面控制藥物分子的手性。這種生產過程稱為「非對稱合成」。然而，現有生產單一對映體藥物的技術過程複雜、昂貴而且不環保。
浸大物理系副教授黃陟峰博士及其研究團隊，聯同四川大學、廣西醫科大學及南方科技大學，研發出一種全新的宏觀方法，以螺旋彈簧形狀、大小如頭髮直徑千分之一的螺旋金屬納米結構（即「金屬納米彈簧」）作為中介，實現了對分子手性的控制。
旋轉方向決定分子手性
研究團隊採用一種稱為「大傾斜角物理氣相沉積」的納米材料製造技術，在一塊基板上製造出金屬（例如銀或銅）納米彈簧。當基板以順時針和逆時針方向旋轉時，便會分別製造出右手性以及左手性的金屬納米彈簧。
研究團隊繼而使用紫外光引發化學反應，令吸附在金屬納米彈簧上的「2-蒽羧酸」（英文簡稱AC）分子進行化學反應，形成與手性藥物相似的手性分子產物。當AC分子吸附在右手性金屬納米彈簧表面，並曝露於紫外線，會優先產生右手性分子產物；而當AC分子吸附在左手性的金屬納米彈簧表面，並曝露於紫外線，便會優先形成左手性分子。換言之，基板旋轉的方向決定了金屬納米彈簧的手性，進而可靠地決定所生產的分子的手性。
研究顯示，只需從宏觀層面控制基板的旋轉方向，便能輕易地控制分子的手性。這是首次利用宏觀方法（控制直徑為4英寸的基板的旋轉方向）去控制微細分子（十億分之一米的AC手性分子產物）的手性。
以環保方法減少藥物副作用
黃博士指出：「成功地透過宏觀工程方法去控制分子手性，可方便輕易的製造出只有左手性或右手性的單一對映體藥物，這將有助消除許多藥物的不良甚或是致命的副作用。」
目前用非對稱合成方法生產藥物，無可避免需要使用手性配體，卻很有可能造成環境污染。相反，這個嶄新方法使用的金屬納米彈簧，可在生產單一對映體藥物中重複使用，並無需使用手性配體，為日後大量生產藥物提供一個具備高效流程、低成本和使用循環物料的方案。
###
Journal
Nature Chemistry