清华大学精密仪器系欧阳证教授、周晓煜副教授等研究人员发现，利用电场诱导离子的定向旋转，可实现手性物质高效分离和结构分析，这是全球首次使用物理方法分离手性物质。相关成果2月9日发表于《科学》期刊。
手性是指一种物质不能与其镜像相重合的特性 ，比如左手与右手互为镜像但又不完全相同。手性物质与其镜像合称为手性对映体。手性在自然界广泛存在，比如氨基酸、单糖和核苷酸等都具有手性。以氨基酸为例，每一种氨基酸都有L-氨基酸和D-氨基酸这一对手性对映体。
在生命体内，手性物质与其镜像不会同等存在。比如，相比D-氨基酸，L-氨基酸在生命体中占绝大多数。为了不破坏生命体这种高手性纯度环境，在化学小分子药物研发中，至关重要的步骤就是对手性物质分离，并研究清楚各手性对映体的药物作用及副作用，再“揪出”人体不能接受的手性物质。20世纪50年代，镇静药物沙利度胺投入使用，由于未做过手性物质分离，该药物导致全球1万多例新生儿畸形。
多数化学小分子药物都存在手性对映体，因而在研发时需要进行手性物质分离和纯化。然而，手性对映体的化学和物理性质高度相似，就像一对非常相似的双胞胎，分离难度很大。目前，分离手性物质依赖高手性纯度化学环境，这导致合成和筛选药物的周期长、成本高、效率低。
为了分离手性物质，上述研究人员先把生物分子变成离子，接着用电场把离子悬浮在一个小型质谱仪中。然后，施加辅助电场诱导离子定向旋转，同时让它们一边运动一边与周围的中性分子碰撞，使得手性对映体各自运动轨迹发生改变，从而实现手性物质分离。
据介绍，研究团队只需要纳克级的样品就能在1分钟内对药物分子进行手性纯度定量和分子结构分析。“其他分析方法需要的样品量是我们的1000倍，而且流程复杂。”周晓煜说，“使用质谱方法分析手性物质更加快速、简易、普适，而且灵敏度高。”
这项研究还有助于深入理解生命起源。欧阳证解释道：“以前人们对于生命体中高手性纯度化学环境的来源并不清楚，现在我们的研究证明，这有可能在特定物理条件下产生。”
(责任编辑：韩梦晨)
