用于分离和纯化活性药物成分（API）的先进膜技术需要在膜材料和制造工艺方面进行改进，以在制药行业中实现对大分子溶质的高截留以及对有机溶剂的高渗透。具有稳定刚性孔的微孔有机材料（如石墨烯、MOF、COF等）是理想纳滤膜材料，但其晶体缺陷和晶界问题阻碍了规模化应用。通过界面聚合制备的薄膜复合膜（TFC）具有易于合成的交联超薄（几十或几百纳米厚）薄膜以及优异的可扩展性，因此在膜工业发展中更具前景。通过调控界面聚合过程（如设计新型单体、替换反应体系、引入调节剂）来优化聚酰胺膜的选择性层微孔结构（如增强微孔性、改善连通性、精确调控孔径），成为提升其渗透性和选择性的核心研究策略。其中，设计具有特定空间构型、尺寸和官能团的新型单体分子是最直接有效的途径。

图1：通过界面聚合技术制备高微孔芳香族聚酰胺膜。

  有鉴于此，中国科学技术大学环境科学与工程系刘江涛教授团队，报告了一种通过调节剂辅助界面聚合来制备具有可调微孔率和微孔尺寸的芳香族聚酰胺膜（PAMs）的策略。在该工作中，研究团队采用三维扭曲的3,3-二氨基酚酞（DAP）作为水相单体（其-NH?基团提升了反应活性），与油相单体TMC进行界面聚合。针对DAP单体不溶于水的特点，反应体系由水、正己烷以及调节剂共同组成。通过精准调控，制备出具有增强微孔隙度的芳香族PAMs（图1）。在最佳界面聚合之前，尝试了各种水溶液（如用乙酸和氢氧化钠作为调节剂）来建立稳定的界面（图2a-d），并结合分子模拟阐明了水-正己烷界面的组成和物理性质。此外，聚酰胺层的厚度通过透射电子显微镜（TEM）进行估算（图2e-g），结果表明在调节剂辅助下制备的TFC膜均表现出较薄的分离层厚度（< 30 nm）。

图2：调节剂（乙酸、氢氧化钠和乙醇）对界面聚合过程中反应界面的调控，以及调节剂对聚酰胺膜的物化结构的影响。

  可调微孔结构的形成主要取决于DAP与TMC的交联程度，该过程受DAP单体多反应基团、三维扭曲构型及溶剂依赖性分子行为调控。实验和分子模拟表明（图3），与乙酸和氢氧化钠相比，通过向水相中添加乙醇来调节界面聚合，可制备出具有增强微孔率、增大微孔尺寸和更好的孔隙连通性的PAMs。

图3：聚酰胺网络的化学结构和分子动力学模拟

  图4为纳滤性能测试结果，所得到的最优膜的甲醇渗透率达到了 11.9 L m^-2 h^-1 bar^-1，与商业基准膜（0.6 L m^-2 h^-1 bar^-1）相比，在保证分子量截留值（约460 g mol^-1）相同的情况下，其性能提升了19.8 倍。此外，为验证该膜在制药工业的应用潜力，本研究选取多种功能与结构各异的高附加值活性药物成分（APIs），开展乙醇溶液体系分离实验。图4G显示，三种膜对分子量大于460 g mol^-1的活性药物成分均保持了90%以上的截留率。

图4：有机溶剂纳滤性能

  本研究采用三维扭曲结构的DAP单体与TMC反应，通过调节剂辅助界面聚合技术制备了微孔率与孔径可调的芳香聚酰胺超薄膜。分子动力学模拟表明：基于乙醇-己烷体系的互溶性特征，其界面宽度随乙醇浓度增加而显著扩增（乙酸/氢氧化钠调节剂对界面影响可忽略）。实验与分子模拟证实，更宽的界面导致更厚、微孔结构更疏松（高孔隙率、大孔径、高连通性）的选择层，尤以乙醇为调节剂时显著。此外，制备的膜对API展现优异分子选择性和较高的有机溶剂渗透。其中高孔隙率PAM-E膜的乙醇通量及药物（如双嘧达莫）富集能力超越商用膜，凸显该技术创制先进制药分离膜的潜力。相关研究成果以“Ultrathin Aromatic Polyamide Membranes with Tunable Microporosity for Molecular Sieving”为题发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上（Angew. Chem. Int. Ed., e202506493 (2025))。中国科学技术大学刘江涛教授为论文的通讯作者，中国科学技术大学博士生研究生姚阿延为文章第一作者。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFB3811000）、国家自然科学基金（22478371）、青年人才计划（GG2400007003、KY2400000020）、中国科学技术大学学生创新创业基金（CY2024X010A）d等项目的支持。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202506493