1. Nature Materials: 調控多孔炭基催化劑層上離子聚合物分布用于高功率低Pt用量PEMFC
在質子交換膜燃料電池中，Pt基催化劑作為最好的氧還原催化劑，其高昂的價格和低儲量豐度極大限制了燃料電池的廣泛應用，在保證性能的前提下，降低Pt催化劑的用量是一個亟待解決的問題。近日，柏林工業大學的Peter Strasser教授和寶馬集團的Alin Orfanidi合作通過優化合成N摻雜炭載體，有效提高了Pt的利用率。
他們通過簡單的預氧化和高溫氨解工藝，優化了多孔炭載體的孔結構，提高了炭載體的穩定性，并且由于氮摻雜可以使炭載體與離子聚合物相互作用，離子聚合物在炭載體上均勻分布，有效降低了氧氣的傳質阻力。另外，85~90％的Pt納米催化劑均勻分散在炭載體外表面，有利于充分發揮Pt的催化活性，以其為催化劑層組裝的PEMFC的功率密度高達1.39W/cm2，Pt利用率高達0.075gPt/kW。該工作為提高催化劑利用率和催化活性，提高質子交換膜燃料電池的功率密度提供了一種新的思路。
SebastianOtt, Alin Orfanidi*, Henrike Schmies, Bj?rn Anke, Hong Nhan Nong,Jessica Hübner, UlrichGernert, Manuel Gliech, Martin Lerch & Peter Strasser*. Ionomerdistribution control in porous carbon-supported catalyst layers for high-powerand low Pt-loaded proton exchange membrane fuel cells. Nature Materials, 2019.
DOI:10.1038/s41563-019-0487-0
https://doi.org/10.1038/s41563-019-0487-0
2. Chemical Reviews: 電化學儲能中的納米線
納米材料憑借其顯著不同于體相材料或微米材料的納米尺寸效應為電化學儲能器件提供了很多獨特的性質。尤其值得注意的是，受限制的維度在決定納米材料的性質方面起到了十分關鍵的作用，比如離子擴散動力學，應變/應力的大小，以及活性材料的利用等性質。納米線作為一種具有代表性的一維納米材料，由于能夠保持長軸上的電子輸運，并且在直徑上具有約束效應，因此在能量存儲領域有著廣泛的應用前景。
在這篇綜述中，武漢理工大學的麥立強教授與斯坦福大學的崔屹教授等對電化學儲能納米線的最新研究進展進行了系統綜述，從合理的設計和合成、原位結構表征、到包括鋰離子電池、鋰硫電池、鈉離子電池在內的能量存儲中的幾個重要應用。文章指出了電化學儲能存在的問題和局限性以及利用納米線解決這些問題和提高器件性能的優點。最后，作者還討論了納米線在儲能領域應用所面臨的挑戰，并展示了先進的納米線為基礎的儲能設備的未來發展前景。
GuangmingZhou, Liqiang Mai, Yi Cui et al, Nanowires for Electrochemical Energy Storage,Chemical Reviews, 2019
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00326
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00326
3. Angew: 黑二氧化錫納米管負載黑磷量子點BP@SnO2-x雙活性催化劑用作高活性固氮催化劑
氨是一種常見的化工原料，被廣泛用于工、農業生產和能源儲存轉化等領域。傳統的制氨技術主要是Haber-Bosch法，但該技術耗能巨大，且排放大量的溫室氣體CO2，會加重能源危機和環境問題，因此尋找一種綠色環保、低能耗的合成氨方法具有重要意義。近年來，電化學固氮（還原氮氣生成氨反應，NRR）逐漸成為了一種研究廣泛的合成氨新路徑，它可以在常溫常壓下進行，是一種可持續、無污染、經濟安全的合成氨新技術。目前，電催化固氮技術所使用的電催化劑主要集中于貴金屬，其高昂的成本與較低的效率制約著該技術的發展。
鑒于此，東華大學的丁彬教授團隊以黑磷（BP）量子點作為非金屬催化劑，并通過低溫硼氫化鈉還原法合成了富含氧空位的黑二氧化錫（SnO2-x）納米管，將其作為載體，通過配位自組裝將黑磷量子點均勻地負載在黑二氧化錫納米管上，制備得到BP@SnO2-x雙活性催化劑。其中，黑磷量子點具有較大的比表面積和豐富的活性位點，而黑二氧化錫納米管除了本身具有優異的電導率及催化活性，還可以有效抑制黑磷量子點團聚并提高結構穩定性，它們的協同效應使BP@SnO2-x雙活性催化劑具有優異的催化氮還原活性和循環穩定性。該工作為設計制備新型、高效、廉價、綠色的非貴金屬催化劑材料提供了一種新的策略。
Yi-TaoLiu, Di Li, Jianyong Yu, Bin Ding*. Stable Confinement of Black Phosphorus Quantum Dots on Black Tin Oxide Nanotubes: A Robust, Double‐Active Electrocatalyst toward Efficient Nitrogen Fixation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019.
DOI:10.1002/anie.201908415
https://doi.org/10.1002/anie.201908415
4. AM綜述：重燃RNAi治療方法：體內siRNA輸送的材料設計要求
隨著近日FDA批準了首個siRNA衍生療法，RNA干擾（RNAi）介導的基因療法正逐漸從研究領域向臨床領域過渡。實現RNAi治療的主要障礙是寡核苷酸有效載荷的輸送。因此，主要目的是確定和描述納米載體在體內有效遞送siRNA介導的基因沉默劑所需的關鍵設計特征。
美國加州大學圣地亞哥分校Michael J. Sailor研究團隊將此問題從3個要素考慮：1）保護siRNA免受降解和清除；2）選擇性歸巢到目標細胞類型；3）通過逃逸或繞過內吞攝取實現siRNA有效載荷的胞質釋放。同時根據材料類型（脂質、聚合物、金屬、介孔二氧化硅和多孔硅）定量總結了過去十年出版物中報道的體內體外基因沉默效率值，并討論了研究發表和臨床轉化的總體趨勢，為RNAi治療領域的發展指明了方向。
ByungjiKim, Ji-Ho Park, Michael J. Sailor. Rekindling RNAi Therapy: Materials Design Requirements for In Vivo siRNA Delivery. Adv. Mater.,2019.
https://doi.org/10.1002/adma.201903637
5. ACS nano 綜述: 氣體介導的癌癥生物成像及診療綜述
近年來，氣體介導的癌癥治療因其療效高、生物安全性好而備受關注。近日，福州大學宋繼彬研究團隊聯合華僑大學陳麗嬋研究團隊綜述了近年來用于癌癥生物成像、靶向和可控氣體治療以及氣敏協同治療的刺激反應氣體釋放分子(GRMs)和氣體納米發生器的研究進展。
重點介紹了已知的具有抗癌作用的氣體，如氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、一氧化氮(NO)、硫化氫(H2S)、氫(H2)、二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)以及通過氣體生成過程起作用的重氣體。分別概述了GRMs和氣體納米發生器的刺激方法，以及它們在超聲和多模態成像中的應用，最后又歸納了它們的主要作用及與其它癌癥治療方式的協同作用。同時也探論了對于臨床轉換，氣體治療和成像當前所面臨的挑戰及未來的可能性。
LichanChen, Shu-feng Zhou, Jibin Song, et al. Gas-Mediated Cancer Bioimaging and Therapy. ACS nano, 2019.
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b04954
6. ACS Nano：膠原酶納米顆粒可增強藥物在胰腺腫瘤內的穿透性
胰腺導管腺癌(PDAC)中發生的細胞外基質(ECM)過表達會限制藥物進入腫瘤，并與預后不良有關。以色列理工學院Avi Schroeder教授團隊證明了利用基于蛋白水解酶納米顆粒進行預處理可以分解致密的PDAC膠原基質，從而增加藥物在胰腺腫瘤中的穿透。
實驗制備了一種封裝有膠原酶的、尺寸為100nm的脂質體，它可以保護膠原酶以免過早地失活，并延長其在靶點部位的釋放速率。膠原蛋白是PDAC基質的主要成分，小鼠的病變胰腺中膠原蛋白含量為12.8±2.3%，而健康小鼠為1.4±0.4%。實驗通過靜脈注射納米顆粒，發現其在8 h后會到達胰腺，使纖維化組織水平降低到5.6±0.8%。研究結果證明，通過膠原酶預處理會提高藥物進入胰腺的效率，從而改善對PDAC的治療效果。并且這種降解ECM的方法也不會增加循環腫瘤細胞的數量和轉移。
Assaf Zinger, Avi Schroeder. et al. Collagenase Nanoparticles Enhance the Penetration of Drugs into Pancreatic Tumors. ACS Nano.2019
DOI:10.1021/acsnano.9b02395
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02395
7. Nano letters：氧化還原激活遠程負載IDO抑制劑的卟啉脂質體，通過誘導ICD和阻斷IDO途徑協同光免疫治療
通過刺激宿主免疫系統進行免疫治療已成為臨床治療各種惡性和轉移性腫瘤的有效治療策略。然而，由于腫瘤部位免疫原性差、免疫抑制環境強，利用免疫系統治療癌癥往往不能獲得持久的應答率。近日，北京大學王貽廣研究團隊開發了一種氧化還原激活脂質體，該脂質體通過卟啉-磷脂偶聯物自組裝而成，并通過遠程負載將吲哚胺2，3-二加氧酶（IDO）抑制劑共包埋于內腔，可同時誘導免疫原性細胞死亡（ICD）和逆轉抑癌微環境。
經靜脈注射后，納米顆粒可延長4T1荷瘤小鼠的血液循環，促進腫瘤的積聚。當腫瘤細胞內吞后，在胞內高水平谷胱甘肽響應下納米囊泡可使熒光信號和光動力治療（PDT）活性呈指數級激活（>100倍），從而達到有效抑制腫瘤生長，加之納米顆粒的可激活設計可降低對正常組織的光毒性。更重要的是，氧化還原激活的PDT通過誘導腫瘤細胞的ICD來誘導細胞毒性T淋巴細胞的瘤內浸潤。與IDO抑制劑結合后，系統抗腫瘤免疫應答會得到進一步增強。總而言之，此納米囊泡策略有望用于轉移癌的協同免疫治療。
DechunLiu, Binlong Chen, Yiguang Wang, et al. Redox-Activated Porphyrin-Based Liposome Remote-Loaded with Indoleamine 2,3-Dioxygenase (IDO) Inhibitor for Synergistic Photoimmunotherapy through Induction of Immunogenic Cell Death and Blockage of IDO Pathway. Nano Letters, 2019.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b02306
8. Solar RRL綜述：基于鈣鈦礦太陽能電池的自驅動集成系統
利用光伏技術（太陽能電池）以及清潔能源（太陽能）的集成智能便攜式系統（自供電驅動系統）是當前技術發展的新型概念。光伏器件作為自驅動集成系統的關鍵部分，充當了太陽能與工作設備之間的橋梁，并且對整個系統的性能起著重要作用。具有高功率轉換效率（超過25％）的鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)使許多多功能自供電集成系統的出現成為可能。
在這篇綜述中，黃維院士、陳永華教授提供了迄今為止報道的基于PSCs的自供電集成設備的系統概述，包括集成儲能設備(PSCs-Lithium ion battery, PSCs-Supercapacitor)，集成人工光合作用設備(PSCs-Solar water splitting, PSCs-Carbon dioxide reduction)和其他自供電集成設備(PSCs-Photodetector)。此外，還討論了制造這些集成設備和提高器件性能的關鍵策略以及基于PSCs的自驅動集成系統在當前所面臨的挑戰和未來可能的發展趨勢。
JianQiu, Yingdong Xia*, Yonghua Chen*, Wei Huang*, et al., “Toward a New Energy Era:Self-Driven Integrated Systems Based on Perovskite Solar Cells”, Sol. RRL, 2019, 1900320.
https://doi.org/10.1002/solr.201900320
9. Small：核靶向的銥納米晶體用于在光子高溫協同腫瘤放射治療
具有核靶向性能的放療增敏劑對可通過提高射線對細胞核DNA的殺傷作用來增強放療。同濟大學徐輝雄教授、第二軍醫大學郭佳教授和中科院上海硅酸鹽研究所陳雨研究員合作構建了一種超小銥納米材料(Ir-RGD-TAT)，并將其用于高效的腫瘤特異性光子高溫-放射腫瘤協同治療。
實驗結果表明，Ir-RGD-TAT (Ir-R/T NCs)可在腫瘤細胞核內聚集，并在x射線照射下產生有效的DNA損傷。進一步的體內評價則證實了Ir-R/T NCs 在4T1腫瘤異種移植模型上也具有良好的腫瘤抑制性能。并且，Ir-R/T NCs也具有近紅外光子吸收性能，這使得它還可以將熱療與光聲成像相結合，進而實現高效的腫瘤協同治療。
LiyingWang, Jia Guo, Yu Chen, Huixiong Xu. et al. Construction of Nucleus-Targeting Iridium Nanocrystals for Photonic Hyperthermia-Synergized Cancer Radiotherapy. Small. 2019
DOI:10.1002/smll.201903254
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201903254
