1. Nat. Rev. Chem.：通過立體化學(xué)增強(qiáng)聚合物性能
立體化學(xué)對分子功能的重要性已得到普遍的理解。然而，迄今為止，通過對立體化學(xué)的控制增強(qiáng)聚合物性能尚未完全實(shí)現(xiàn)。近日，伯明翰大學(xué)Andrew P. Dove團(tuán)隊(duì)綜述了近年來高分子立體化學(xué)在影響和控制聚合物物理和力學(xué)性能以及控制其功能方面的研究進(jìn)展。作者簡要概述了這些聚合物材料的合成方法，重點(diǎn)介紹了立體化學(xué)對力學(xué)性能、生物降解和電導(dǎo)率的影響。此外，還討論了立體取向明確的聚合物在不對稱拆分及用作載體在不對稱催化中的應(yīng)用進(jìn)展。最后，總結(jié)了具有豐富的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)、來源可持續(xù)的單體可能給這一領(lǐng)域帶來的機(jī)會。
JoshuaC. Worch, Andrew P. Dove*, et al. Stereochemical enhancement of polymer properties. Nat. Rev.Chem., 2019
DOI: 10.1038/s41570-019-0117-z
https://www.nature.com/articles/s41570-019-0117-z#Abs1
2. Chem. Rev.：納米線電子學(xué)：從納米尺度到宏觀尺度
在過去的二十年中，半導(dǎo)體納米線作為功能電子和光電器件自下而上組裝的最佳定義的納米級構(gòu)建模塊之一引起了廣泛關(guān)注。段鑲鋒和黃昱團(tuán)隊(duì)全面回顧了探索用于功能納米電子和宏觀電子組裝的半導(dǎo)體納米線的持續(xù)努力。
首先，簡要概述各種半導(dǎo)體納米線和納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成控制，其具有精確控制的物理尺寸，化學(xué)成分，異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面和電子特性，以確定納米線電子器件的材料基礎(chǔ)。然后，總結(jié)了一系列裝配策略，這些裝配策略用于創(chuàng)建具有受控空間位置，方向和密度的有序納米線陣列，這對于構(gòu)建來自合成半導(dǎo)體納米線的日益復(fù)雜的電子器件和電路是必不可少的。接下來，回顧了基本的電子特性和各種單納米線晶體管概念。結(jié)合可設(shè)計(jì)的電子特性和可控組裝方法，討論了一系列由納米線構(gòu)件組裝而成的納米級器件和集成電路，以及可解決方案加工的納米線薄膜晶體管的獨(dú)特設(shè)計(jì)，用于高性能大面積柔性電子產(chǎn)品。最后，簡要介紹了常設(shè)挑戰(zhàn)和未來機(jī)遇。
Jia,C., Lin, Z., Huang, Y. & Duan, X. Nanowire Electronics: From Nanoscale to Macroscale. Chem. Rev., 2019
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00164 (2019)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00164
3. PNAS：借助金屬納米層的能量轉(zhuǎn)化
目前，通過納米導(dǎo)體層或半導(dǎo)體層與移動(dòng)水滴接觸來發(fā)電正逐漸成為研究熱點(diǎn)。雖然這種方式的發(fā)電效率高達(dá)30%但即便是最成功的研究成果也面臨著擴(kuò)大生產(chǎn)和實(shí)用化的挑戰(zhàn)。在本文中，美國西北大學(xué)的FranzM. Geiger等發(fā)現(xiàn)在液體流動(dòng)池中當(dāng)交替的濃度梯度沿著其表面流動(dòng)時(shí)，通過單一步驟合成的穩(wěn)定全無機(jī)單元素結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生電流。
他們發(fā)現(xiàn)厚度10-30nm的納米鐵層、鎳層或釩層在低至幾個(gè)cm/s的流速下能夠產(chǎn)生幾十毫伏的的開路電位和幾個(gè)mA/cm2的電流密度。該體系在工作中對在空氣中自發(fā)形成然后自我終止的熱氧化物納米覆蓋層中的電荷載流子運(yùn)動(dòng)非常敏感。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)表明鐵、釩和鎳納米層的氧化內(nèi)電子轉(zhuǎn)移具有一定的作用，因?yàn)樗鼈兊臒嵫趸锖袔追N金屬氧化狀態(tài)，而對照組使用的是鋁或鉻納米層，這些納米層在實(shí)驗(yàn)條件下具有氧化還原不活性的氧化物自終止。因此，這可能會導(dǎo)致鐵、釩和鎳納米層的氧化內(nèi)電子轉(zhuǎn)移。納米層在不同的應(yīng)用模式下與移動(dòng)液體產(chǎn)生電流，包括滑動(dòng)液滴、流動(dòng)液體中的鹽度梯度以及沒有鹽度梯度的液體的振蕩運(yùn)動(dòng)。
MavisD. Boamah, Franz M. Geiger et al, Energy conversion via metal nanolayers,PNAS, 2019
DOI: 10.1073/pnas.1906601116
https://www.pnas.org/content/early/2019/07/26/1906601116.short?rss=1
4. PNAS: 無約束條件下近室溫不同表面二維冰的直接觀測
很多金屬表面能夠穩(wěn)定二維單分子水層或者不同結(jié)構(gòu)的二維冰，這取決于溫度和金屬表面結(jié)構(gòu)。然而，在分子水平上了解不同表面上二維冰的結(jié)構(gòu)十分困難。在本文中，賓夕法尼亞大學(xué)的Joseph S. Franciscoa和內(nèi)布拉斯加林肯大學(xué)的XiaoCheng Zeng等在沒有限域條件和下表面的疏水性和結(jié)構(gòu)依賴的條件下發(fā)現(xiàn)了不同表面上二維冰形成的模擬證據(jù)。研究結(jié)果表明，無論是在光滑的模型表面上，還是在接近室溫的催化裂化晶體表面上，納米水滴都可以直接轉(zhuǎn)化為不同的二維冰。該項(xiàng)研究結(jié)果闡明了與不同二維冰形成有關(guān)的物理機(jī)制，從而有助于更深入地了解二維冰的形成與水-表面相互作用的關(guān)系。
ChongqinZhu, Yurui Gao, Joseph S. Franciscoa, Xiao Cheng Zeng et al, Direct observationof 2-dimensional ices on different surfaces near room temperature without confinement,PNAS, 2019
DOI: 10.1073/pnas.1905917116
https://www.pnas.org/content/early/2019/07/29/1905917116.short?rss=1
5. JACS: 通過MnO2正極催化劑晶面工程調(diào)控Li2O2形成路線
在Li-O2電池體系中，電解液中的可溶性Li2O中間體能夠調(diào)控放電產(chǎn)物L(fēng)i2O2的形成路線。具有較高Li2O溶解能力的高供體數(shù)電解液往往會促進(jìn)沿著溶液路線的大顆粒Li2O2的形成，從而最終有利于電池容量和循環(huán)壽命。
在本文中，美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的Jun Lu、Cong Liu和伊利諾伊州立大學(xué)芝加哥分校的Vitaliy Yurkiv 以及密歇根理工大學(xué)的Reza Shahbazian-Yassar等發(fā)現(xiàn)正極催化劑的晶面工程可能是調(diào)控Li2O2形成路線的另一種方式。在本文中，研究人員將具有（111）或（110）優(yōu)勢晶面的β-MnO2用作Li-O2電池的正極催化劑。（111）占主導(dǎo)的催化劑將Li2O2放電產(chǎn)物沿著溶液路線催化形成大環(huán)而（110）晶面占主導(dǎo)的催化劑將其沿著表面路線催化形成薄膜。深入的理論計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)不同的生成路線與Li2O在不同晶面上的吸附能差異有關(guān)。該項(xiàng)研究結(jié)果表明，正極催化劑的晶面工程可能是一種調(diào)整低供體數(shù)電解質(zhì)中Li2O2形成路徑的新方法。研究人員認(rèn)為這一新發(fā)現(xiàn)將為高容量、最終具有較長循環(huán)壽命的鋰氧電池的設(shè)計(jì)提供更多的選擇。
WentaoYao, Jun Lu, Cong Liu, Vitaliy Yurkiv, Reza Shahbazian-Yassar et al, Tuning Li2O2 Formation Routes by Facet Engineering of MnO2 Cathode Catalysts, JACS,2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05992
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05992
6. Nano Lett.：基于亞2nm鉑粒子的催化體系高效催化ORR
碳負(fù)載的鉑納米粒子已經(jīng)被用作多種反應(yīng)的催化劑，其中包括質(zhì)子交換膜燃料電池中關(guān)鍵的氧還原反應(yīng)(ORR)，但其催化性能長期以來一直受到成本高以及制備難度大的困擾。
有鑒于此，美國喬治亞理工學(xué)院夏幼南教授等人通過鉑(II)前驅(qū)體和預(yù)沉積在碳載體上的均勻非晶態(tài)硒薄膜之間的電置換反應(yīng)，在商業(yè)碳載體上原位生長亞2nm鉑粒子。殘留的硒可以作為連接劑，將鉑納米粒子牢固地固定在碳表面，從而獲得對ORR具有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性的催化體系。即使經(jīng)過20000次循環(huán)的穩(wěn)定性測試，該催化劑的催化性能仍是商業(yè)化Pt /C催化劑的三倍以上。
Haoyan Cheng, Zhenming Cao, Zitao Chen, Ming Zhao, Minghao Xie, Zhiheng Lyu, ZhihongZhu, Miaofang Chi, Younan Xia*. Catalytic System Based on Sub-2 nm Pt Particlesand Its Extraordinary Activity and Durability for Oxygen Reduction. Nano Lett.2019
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01221
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01221
7. Nano Lett.: 雙功能超納米粒子用于微波動(dòng)力治療和微波熱療
光動(dòng)力療法(PDT)是利用光敏劑去產(chǎn)生細(xì)胞毒性活性氧(ROS)并進(jìn)行腫瘤治療，目前已被廣泛研究。然而，光的穿透深度差也嚴(yán)重阻礙PDT的臨床治療效果。雖然微波(MWs)具有更好的穿透深度，但其能量還遠(yuǎn)低于激活任何物種產(chǎn)生ROS所需的能量。
中科院理化技術(shù)研究所孟憲偉研究員、李來風(fēng)研究員和解放軍總醫(yī)院梁萍教授合作發(fā)現(xiàn)，微波輻射可以激活液態(tài)金屬(LM)超納米粒子產(chǎn)生·OH、·O2等ROS。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)通過將LMs和一種MW熱敏劑離子液體(IL)共負(fù)載到介孔ZrO2納米顆粒中制備了一種雙功能的超納米粒子，并證明其可以實(shí)現(xiàn)微波動(dòng)力治療和微波熱療。
QiongWu, Ping Liang, Laifeng Li, Xianwei Meng. et al. Dual-FunctionalSupernanoparticles with Microwave Dynamic Therapy and Microwave Thermal Therapy. Nano Letters. 2019
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01735
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01735
8. ACS Nano：順序特異性遞送溶栓劑和神經(jīng)保護(hù)劑用于強(qiáng)化治療缺血性中風(fēng)
由血栓阻塞和缺血引起的缺血性中風(fēng)是一種容易致殘甚至致命的腦血管疾病之一。而開發(fā)一個(gè)可以將溶栓劑和神經(jīng)保護(hù)劑分別送到血栓和缺血半暗帶位置的順序靶向給藥系統(tǒng)則有望實(shí)現(xiàn)很好的聯(lián)合效果。
受血小板在血栓形成中的重要作用的啟發(fā)，加州大學(xué)顧臻教授和南京醫(yī)科大學(xué)辛洪亮博士合作開發(fā)了一種生物工程納米血小板(tP-NP-rtPA/ZL006e)，用于對重組組織纖溶酶原激活劑(rtPA)和神經(jīng)保護(hù)劑(ZL006e)進(jìn)行順序特異性遞送。tP-NP-rtPA/ZL006e可經(jīng)血小板膜介導(dǎo)的靶向作用到達(dá)血栓部位，進(jìn)而上調(diào)凝血酶并觸發(fā)rtPA的釋放。隨后，原位暴露的Tat肽可以使得納米血小板穿過血腦屏障進(jìn)入缺血大腦，實(shí)現(xiàn)了對ZL006e的位點(diǎn)特異性遞送。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，tP-NP-rtPA / ZL006e在大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞模型中具有很好的抗中風(fēng)療效，可顯著降低63%的缺血區(qū)和72%的活性氧水平。
JianpeiXu, Zhen Gu, Hongliang Xin. et al. Sequentially Site-Specific Delivery of Thrombolytics and Neuroprotectant for Enhanced Treatment of IschemicStroke. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b01798
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01798
9. ACS Nano：增強(qiáng)原發(fā)腫瘤的滲透性有助于納米顆粒流入淋巴結(jié)以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移
淋巴結(jié)(LNs)通常是腫瘤轉(zhuǎn)移的主要部位。因此，通過全身給藥使化療藥物有效地進(jìn)入LNs對于治療轉(zhuǎn)移腫瘤來說至關(guān)重要。華南理工大學(xué)李洪軍博士和杜金志教授合作發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)原發(fā)腫瘤的滲透性有利于納米顆粒轉(zhuǎn)移到LNs并抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。
研究發(fā)現(xiàn)一種納米粒子（iCluster）的尺寸可以在腫瘤部位從100納米減小到5納米，進(jìn)而顯著提高其在原發(fā)腫瘤間質(zhì)的滲透。這種腫瘤特異性的納米粒子尺寸變化可以增強(qiáng)納米粒子的內(nèi)滲并遷移到LNs。定量分析表明，當(dāng)存在原發(fā)腫瘤并經(jīng)iCluster治療后，LNs的藥物累積情況明顯高于原發(fā)腫瘤切除后LNs的藥物累積效果。通過在早期進(jìn)行iCluster化療對抗轉(zhuǎn)移性4T1腫瘤，并對原發(fā)腫瘤進(jìn)行手術(shù)切除后可顯著延長荷瘤小鼠的存活時(shí)間。這一發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)有效的納米藥物去治療轉(zhuǎn)移性癌癥提供了新的思路。
Jing Liu, Hong-Jun Li,Jin-Zhi Du. et al. Enhanced Primary Tumor Penetration Facilitates Nanoparticle Draining into Lymph Nodes after Systemic Injection for Tumor Metastasis Inhibition. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b03472
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03472
10. AFM：AIE增強(qiáng)光致發(fā)光的可光降解半導(dǎo)體納米復(fù)合物用于雙模態(tài)腫瘤診療
半導(dǎo)體聚合物納米粒子(SPNs)具有廣闊的生物應(yīng)用前景。其中，一些SPNs作為光熱和光聲（PA）試劑具有顯著的光熱轉(zhuǎn)換效率(PCEs)，而另一些SPNs作為光致發(fā)光（PL）試劑則具有較高的熒光產(chǎn)率。然而，SPNs中能量的平衡分布會阻礙它們在PL/PA雙模成像中的成功應(yīng)用。并且SPNs在體內(nèi)的超穩(wěn)定性也會使其會對生物體造成副作用。
北京化工大學(xué)王卓教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由半導(dǎo)體聚合物(SPs)和四苯乙烷聚集誘導(dǎo)發(fā)光原(TPE AIEgens)構(gòu)建的納米復(fù)合半導(dǎo)體聚合物納米顆粒STNPs。其中SP SPC10具有良好的光熱轉(zhuǎn)換能力，而 TPBM則可以實(shí)現(xiàn)AIE增強(qiáng)的光致發(fā)光。結(jié)果表明，STNPs可以作為一種PL/PA雙模態(tài)顯像劑，其在PL模態(tài)下的信噪比(S/N)達(dá)到8.7，PA模態(tài)下的成像深度為5.8 mm。并且STNPs中的SPC10在90mW cm -2的白光照射下，6 h后就可以自主分解，利用其光熱效應(yīng)也可有效治療異種移植的小鼠4T1腫瘤。
YawenLi, Zhuo Wang. et al. Semiconducting Nanocomposite with AIEgen-Triggered Enhanced Photoluminescence and Photodegradation for Dual-Modality Tumor Imagingand Therapy. Advanced Functional Materials. 2019
DOI:10.1002/adfm.201903733
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903733
