近日，我校化學化工學院張麗娟副教授、陸杰教授指導2018級研究生王東博在手性藥物青霉胺外消旋體的結晶拆分及其分子動力學模擬研究方面取得重要進展。相關工作以“Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study on the Primary Nucleation of Penicillamine Racemate and Its Enantiomers in the Mixture Solvent of Water and Ethanol”為題，在化工領域公認的三大國際頂級學術期刊之一《Industrial & Engineering Chemistry Research》上發表封面文章，該期刊為美國化學會志旗下工程技術領域期刊，旨在發表工程應用領域內最新的高質量原創性研究成果。
圖1 I&ECR封面文章
生物醫藥產業是我國的支柱產業及重要的經濟增長點。“十四五”期間，全球藥物市場年復合增長率將超過6%，我國醫藥產業再次面臨重大歷史機遇和挑戰，相關醫藥科技亦將處于優先發展的前沿。目前，超過50%的藥物活性成分具有手性，由于生物體內的受體或酶是手性的，往往只有一種對映體藥物能夠與其選擇性地作用，進而提供所需的生理效應，而另一種對映體則沒有這種相互作用，甚至對人體有害。因而，手性藥物的創制是生物醫藥產業的共性關鍵技術。
(D)-青霉胺是一種重要的硫醇類化合物，臨床上可用于治療Wilson氏病，亦可用作銅、汞等重金屬解毒藥。近年來，研究還發現它能夠用于治療類風濕性關節炎和肝炎，以及預防嬰幼兒視網膜等疾病。如今，(D)-青霉胺通常是通過不對稱合成制備的，其條件苛刻，會造成環境污染和資源浪費。因此，研究青霉胺外消旋體的結晶拆分具有重要意義。本文通過實驗與分子動力學模擬的方法探究了結晶最初始的步驟“晶體成核動力學”，揭示了手性分子在其結晶過程中的行為機制，為結晶拆分工藝路線的優化和工業應用打下堅實的基礎。該項工作提高了我校化學化工專業的知名度，為我校化學工程與技術、藥學兩個學科的發展作出重要貢獻，契合國家新興產業發展重大戰略。
該研究得到了國家自然科學基金面上項目“模板介導藥物納米晶體精準組裝的多尺度研究”（編號：21978165）和國家自然科學基金面上項目“納米纖維素凝膠中藥物多晶型形成機理研究”（編號：22078191）以及國家自然科學基金國際合作與交流項目“2020中韓功能產品智能化與智慧生產管理國際研討會”（編號：22081340412）的資助。
圖2 計算獲得的(D)-青霉胺(a)和(D,L)-青霉胺(b)的分子團簇
圖3 (D)-青霉胺(a和b)和(D,L)-青霉胺(c和d)初始成核的團簇數量與時間之間的關系