1. Nat. Nanotech.：可生物降解的納米膠囊遞送Cas9復合物用于體內基因組編輯
遞送CRISPR-Cas9基因編輯系統通常需要病毒載體，這給治療性基因組編輯帶來了安全隱患。或者，陽離子脂質體或聚合物可用于將多個CRISPR組分包封為大顆粒（直徑通常大于100nm）；然而，這種遞送系統受到藥物裝載變化的限制。于此，美國威斯康星大學麥迪遜分校宮紹琴教授與KrishanuSaha教授合作設計了一種可定制的合成納米顆粒用于遞送Cas9核酸酶和單向導RNA（sgRNA），該納米顆粒能夠實現CRISPR組分的控制化學計量，并降低了體內可能存在的安全隱患。
研究人員在Cas9核酸酶和sgRNA之間的預組裝核糖核蛋白（RNP）復合物的周圍合成了一層可被谷胱甘肽裂解的共價交聯的聚合物薄涂層（NC）。NC是通過原位聚合合成的，其水合直徑為25 nm，且可以通過便捷的表面改性進行定制。NCs在體外有效地產生靶向基因編輯，而沒有任何明顯的細胞毒性。此外，局部給藥后，NCs可在小鼠視網膜色素上皮（RPE）組織和骨骼肌中產生強大的基因編輯效果。這種可定制的NC納米平臺可有效遞送CRISPR RNP復合物用于體外和體內體細胞基因編輯。
Chen, G., Abdeen, A.A., Wang, Y. et al. Abiodegradable nanocapsule delivers a Cas9 ribonucleoprotein complex for in vivogenome editing.Nat. Nanotechnol. 14, 974–980 (2019)
Doi:10.1038/s41565-019-0539-2
https://doi.org/10.1038/s41565-019-0539-2
2. Nat. Commun.：集體激發Au-納米鏈耦合等離子體以提高半導體光催化性能
利用貴金屬的局域表面等離子共振（LSPR）效應來提高半導體催化劑的電子空穴分離效率，已經被廣泛的應用于光催化研究中。但是，由于多數金屬-半導體的構建是依賴表面的金屬納米粒子的LSPR效應，因此這對等離子體增強光轉換依然具有限制。基于此，吉林大學Gang Liu,吉林大學Wenfu Yan及達爾豪斯大學Peng Zhang等人，通過巧妙的設計將Au納米鏈引入到ZnxCd1?xS半導體內部。這種引入內部Au納米鏈的半導體，比傳統分散的Au納米粒子相比性能提高了3.5倍。
作者還通過理論模擬跟實驗表征證明出，在太陽光的激發下，Au納米鏈產生的局域電磁場要比孤立的Au納米粒子高的多，電磁場強度的增加從根本上提高了半導體中電子跟空穴的分離效率，最終提高了其光催化產氫性能。這種嵌入式耦合金屬納米結構的方法為設計與構建，為后續設計構建高性能光催化劑提供了思路。
Guiyang Yu, Peng Zhang*, Wenfu Yan*, Gang Liu*et al. Collective excitation of plasmon-coupled Au-nanochain boostsphotocatalytic hydrogen evolution of semiconductor.
DOI: 10.1038/s41467-019-12853-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12853-8?utm_source=other_website&utm_medium=display&utm_content=leaderboard&utm_campaign=JRCN_2_LW_X-moldailyfeed
3. Nat. Commun.：MoTe2的快速電化學活化用于析氫反應
電化學產氫是生產可持續燃料的關鍵技術。過渡金屬二硫屬化物（TMDCs）是析氫出應（HER）的電催化劑具有廣闊的前景。過渡金屬二硫屬化物（TMDCs）是催化析氫反應（HER）良好的電催化劑。該類材料最吸引人的特性之一是一些TMDCs在電解水過程中易于原位活化，從而使得電催化活性逐漸增強。TaS2和NbS2都表現出這種特性，在反應過程中代表HER性能的基本指標逐漸提高。但是，到目前為止，這是已知的唯一顯示出這種特性的TMDC材料。因此，發展新的能在電催化過程中原位操作活化的電催化劑至關重要，并且對于理解HER的反應機理和新型電催化系統的未來發展具有重要意義。
有鑒于此，近日，格拉斯哥大學Jessica C. McGlynn，Alexey Y. Ganin等合成了一種1T'-MoTe2電催化劑，研究發現，當電極置于在陰極偏壓下時，金屬1T'-MoTe2的催化性能得到顯著提高。實驗表明，維持10μmAcm-2的電流密度所需的過電位從320μmV降低到了178μmV。進一步研究表明，這種快速和可逆的激活過程的起源是H吸附到1T'-MoTe2表面的Te位置上。該活化過程突出了電極材料電子結構中細微變化的重要性，以及這些細微變化如何影響隨后體現出的電催化活性。
JessicaC. McGlynn,* Alexey Y. Ganin,* et al. The rapid electrochemicalactivation of MoTe2 for the hydrogen evolution reaction. Nat.Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12831-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12831-0
4. Nat. Commun.：擁有超長端粒的小鼠代謝衰老更少壽命更長
端粒變短會引發與年齡相關的疾病，縮短小鼠和人類的壽命。在過去，我們制造的小鼠胚胎(ES)細胞端粒比正常細胞(超長端粒)更長，這是在沒有基因操作的情況下實現的。為了研究超長端粒是否會產生有害影響，西班牙國家癌癥中心（CNIO）的研究人員用具有超長端粒的ES細胞產生了100％的細胞都擁有超長的端粒的小鼠模型。
研究結果表明，隨著年齡的增長，這些小鼠的端粒變長，DNA損傷減少。超長的端粒小鼠很瘦，膽固醇和低密度脂蛋白水平較低，葡萄糖和胰島素耐受性較好。超長端粒小鼠的癌癥發病率也較低，壽命也較長。這些發現表明，在特定物種中，端粒比正常長度長并不是有害的，而是有益的。
Miguel A. Mu?oz-Lorente, Alba C. Cano-Martinand Maria A. Blasco. Mice with hyper-long telomeres show less metabolic agingand longer lifespans. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12664-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12664-x#Ack1
5. Matter：鉑（IV）結合可降解PEG用于癌癥治療
基于大分子工程的藥物遞送系統（DDS）由于其用途廣泛且可調節的化學性質而在生物技術和醫學領域引起了廣泛關注。然而，對聚合物載體的生物安全性問題的關注正在增加。例如，高分子量聚乙二醇（PEG）的不可生物降解性會導致嚴重的副作用。為了解決這個問題，上海交通大學顏德岳院士和朱新遠教授合作提出了一種具有藥物-聚合物混合大分子工程概念的更安全，更簡單，更有效的聚合物DDS。
該DDS由可降解的PEG與疏水性鉑（IV）前藥組合而成，該前藥在聚合物主鏈中具有刺激響應鍵。該聚合物具有雙重優勢：（1）激活前，高分子量的PEG能在腫瘤組織中具有高藥物滯留性并提高藥物的藥代動力學。（2）激活后，低分子量PEG具有易于降解的優勢，從而降低了其副作用。同時，藥物-聚合物雜化作用又使得其與可調節兩親性和藥物載藥效率相關。這項工作為可生物降解聚合物DDS的設計提供了一種新穎的策略。
Qian,Q.; Zhu, L.; Zhu, X.; Sun, M.; Yan, D., Drug-Polymer Hybrid MacromolecularEngineering: Degradable PEG Integrated by Platinum(IV) for CancerTherapy. Matter (2019).
https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.09.016
6. Joule：鈣鈦礦太陽能電池的移動離子濃度測量和開放獲取能帶圖仿真平臺
斯坦福大學Luca Bertoluzz和美國國家可再生能源實驗室Michael D.McGehee團隊提出了兩種方法來計算高效鈣鈦礦太陽能電池的能帶圖，這兩種方法都是基于單個移動離子（鹵化物空位）的遷移。第一種是全面的分析方法，可以快速計算鈣鈦礦能帶圖的主要特征，并輕易地從實驗數據中提取出移動空位濃度。
第二種方法是一個在線開放訪問平臺，任何人都可以使用該平臺來準確模擬自己的頻段圖。將第一種方法與當前的瞬態測量相結合，以提取六種不同鈣鈦礦成分的移動離子濃度，包括效率超過19％的鈣鈦礦太陽能電池。對于此處測量的設備，獲得的離子濃度范圍為7×1016-5×1017cm-3。使用第二種方法來定量討論根據設備性能和穩定性測量的移動離子濃度的含義。
MobileIon Concentration Measurement and Open-Access Band Diagram Simulation Platformfor Halide Perovskite Solar Cells
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435119304854
7. PNAS: 自身免疫抗體與免疫檢查點治療引起的毒性相關
免疫檢查點（IC）療法可為癌癥患者帶來巨大益處，但也可能引起被稱為免疫相關不良事件（irAEs）特有的毒性。預測毒性的生物標志物對于改善正在接受IC治療的患者的管理是很有必要。美國德州大學MD安德森癌癥中心諾獎得主James P. Allison及其夫人Padmanee Sharma教授團隊依靠重組cDNA表達文庫的血清學分析來評估IC療法治療的患者的血漿樣品，并在irAEs發生之前的預處理和治療中的樣本中鑒定出自身抗體，這些自身抗體與免疫相關性垂體炎的（ 抗GNAL和抗ITM2B自身抗體）和肺炎（抗CD74自身抗體）發生有關。
研究人員開發了一種酶聯免疫吸附測定法，并測試了其他患者樣品，以證實他們的初步發現。 總體而言，數據表明自身抗體可能與IC治療相關的irAE有關聯，以及特定的自身抗體可能在早期被檢測到并用于處理irAE。
Tahir,S. A.; Gao, J.; Miura, Y.; Blando, J.; Tidwell, R. S. S.; Zhao, H.; Subudhi, S.K.; Tawbi, H.; Keung, E.; Wargo, J.; Allison, J. P.; Sharma, P., Autoimmuneantibodies correlate with immune checkpoint therapy-induced toxicities. Proceedings ofthe National Academy of Sciences 2019, 116 (44),22246-22251.
https://doi.org/10.1073/pnas.1908079116
8. Chem. Reviews:電化學析氫反應的研究進展
能源是人類賴以生存的重要基礎，是推動國民經濟與社會發展的動力。隨著人們對能源需求的不斷增加以及環境污染問題的日益嚴重，尋求清潔可持續能源已經成為人類迫在眉睫的問題。氫氣作為清潔能源在未來的能源版圖中將發揮重要作用，然而氫氣不是自然存在的，需通過一定方法進行制備。電解水制氫具有成本較低、效率高、環境友好、安全性較好等優點，是光/電能到化學能轉換的理想路徑，備受人們青睞。催化劑是電催化反應的關鍵，高效的電催化劑能夠有效降低反應過程所需的能耗，因此研究高效的電催化劑成為可持續能源技術探索的重中之重，電催化析氫反應(HER)是水電解制氫的關鍵步驟，在過去幾十年里一直是廣泛研究的課題。
近日，香港理工大學的Kwok-Yin Wong、LiangshengHu和中國工程物理研究院的Pengxiang Zhao等綜述了納米顆粒催化電化學析氫反應的研究進展，首先總結了HER的基本原理，并介紹了基于貴金屬和非貴金屬的低成本和高性能催化劑以及不含金屬的HER電催化劑的最新進展，然后系統地討論了催化活性、形態、結構、組成和合成方法之間的關系，總結和強調了開發高效催化劑的策略，包括增加活性位點的內在活性和/或增加活性位點的數量兩種主要方式，最后對HER電催化研究的存在的挑戰和未來的研究方向進行了展望。
Jing Zhu, Liangsheng Hu, Pengxiang Zhao, LawrenceYoon Suk Lee, Kwok-Yin Wong. Recent Advances in Electrocatalytic HydrogenEvolution Using Nanoparticles. Chemical Reviews, 2019.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00248
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00248
9. Chem. Reviews: 納米顆粒電催化劑的精細化理論
全球人口不斷增加，能源需求日益擴大，氣候變化和環境問題日益嚴重，如何保護我們賴以生存的地球家園，迫在眉睫，和可再生能源相結合，電催化能源轉化和存儲技術是取代化石能源，減少排放，獲取高價值化學品的重要途徑。其中，電催化劑材料是電催化能源轉化和存儲的核心，起到了提高轉化效率和選擇性的作用。設計和發展新型電催化劑，是目前電催化能源轉化的當務之急，過去十年以來，以水、H2、O2為主的電催化轉化過程獲得了大量進展，理論和實驗的結合使研究人員對電催化的機理的理解得到了進一步加深。電催化中實驗與理論的關系具有深遠的意義。
直到最近，理論在這個領域的主要作用是解釋實驗結果。然而，在過去的十年中，這種情況開始發生變化，理論結合實驗，也成為了催化劑材料設計的趨勢。現在理論經常主導電催化材料的設計，盡管這一趨勢令人滿意，但還遠遠沒有達到理論精確指導實驗的水平，實驗研究人員和理論研究人員仍依賴于不同的模型。理論學家的預測是基于個體的、完美的結構模型，而實驗人員的工作是基于更復雜和非均勻的電催化劑系統。通過理論計算和實驗評價的有機結合，加深對電催化機理的理解，控制設計更高活性、選擇性和壽命的電催化劑，是未來全面實現可持續能源的重要方向。
近日，德克薩斯大學奧斯汀分校的GraemeHenkelman和RichardM. Crooks合作綜述了納米顆粒電催化劑的精細化理論研究進展。隨著計算能力的提高，實驗人員能夠通過微觀結構深入研究理論，可控程度更高的更復雜的電催化劑的設計制備為理論研究提供了更廣泛的材料選擇和研究平臺。該綜述有利于真實催化劑和計算模型之間的差距，通過精確控制電催化實驗，結合理論預測，有望理解電催化的本質和機理。
Jamie A. Trindell, ZhiyaoDuan, Graeme Henkelman, Richard M. Crooks. Well-Defined NanoparticleElectrocatalysts for the Refinement of Theory. Chemical Reviews, 2019.
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00246
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00246
10. Chem. Reviews：鈣電池的成就，挑戰和前景
高效且隨時可用的能量存儲對于幫助解決現代社會當今面臨的一些挑戰至關重要：空氣污染，石油依賴和氣候變化等。電化學能量存儲被認為是一項關鍵技術，而流行的鋰離子電池（LIB）技術使我們的便攜式電子設備成為可能。并且這項技術還提供了短期解決方案，可實現更具可持續性的運輸，同時減少對環境的影響，并為太陽能和風能等可再生能源提供固定式能量存儲。然而，鋰電池同時包含鎳和鈷，并且會出現供應不足或價格大幅上漲的風險。相比之下，鈣是地殼中含量第五高的元素，無毒，鈣電池也極具應用潛力。
近日，巴塞羅那材料研究所M. RosaPalacín團隊報道了一篇關于鈣電池技術的綜述，全面討論了鈣電池技術當前面臨的挑戰。要實現可再充電Ca電池技術，首先需要識別和開發合適的電極和電解質，并實現在金屬-陽極界面處鈣的可逆鍍覆和剝離等。這篇綜述對可再充電鈣電池的要求和目前的電解質和電極進行了全面分析，并最終提出一些方案以解決這些問題。
M.Elena Arroyo-de Dompablo, Alexandre Ponrouch, Patrik Johansson, M. Rosa Palacín. Achievements, Challenges, andProspects of Calcium Batteries. Chem. Rev., 2019.
DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00339
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00339
11. Chem. Reviews: 金屬納米粒子對σ-H-H、σ-C-H、σ-Si-H鍵的催化活化
通過σ鍵配位激活H-H、C-H、Si-H等化學鍵鍵在過去30年間已經從簡單的科學探索發展成為了碳氫化合物官能化的重要工具。研究人員陸續發現了σ鍵官能化的幾種機制：氧化加成、異裂、σ鍵置換以及親電攻擊等。由于金屬納米粒子相比普通的均相催化、非均相催化在調節反應活性等方面更具優勢因而在近年來受到了廣泛關注。
在本文中，法國圖盧茲大學的Bruno Chaudret等對包括膠體負載金屬納米粒子在內的金屬納米粒子參與的表面催化或液相催化等發展歷程進行了回顧。作者介紹了金屬納米粒子催化劑在溶液中的制備以及采用聚合物、配體或載體對催化劑進行穩定的相關工作。文章討論的重點在于傳統分子型化合物與金屬納米粒子催化劑對σ鍵活化和功能化反應的異同點。
JuanM. Asensio, Bruno Chaudret et al, σ-H–H, σ-C–H, and σ-Si–H BondActivation Catalyzed by Metal Nanoparticles, Chemical Reviews, 2019
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00368
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00368
12. EES：基于石墨烯的高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
碳基鈣鈦礦太陽能電池（C-PSC）逐漸成為低成本的光伏電池。然而，它們的功率轉換效率（PCE）仍然偏低。近日，大連理工大學Yantao Shi教授團隊介紹了一種創新的模塊化PSC設計，該設計使用了碳背電極，該碳背電極通過使用另一種碳涂層FTO玻璃覆蓋，大大降低了薄層電阻和厚度，且這兩個單獨的元素可以反復組裝和分離。
此外，在各種商業碳源（碳黑，石墨片和石墨烯）中，石墨烯表現出最佳的整體性能。石墨烯基PSC（G-PSC）的PCE為18.65％，是迄今為止報道的C-PSC最高效率之一。此外，經過優化的無封裝器件在85℃的高溫下老化1000小時后仍保留了其初始PCE的90％。值得注意的是，G-PSC具有顯著的結構靈活性，在反復拆卸和組裝超過500個循環后，PCE的降解幾乎可以忽略不計。我們的系統通過模塊化互連為PSC的提供了一種便捷的方法，相關策略可能也會擴展到其他設備。
ChunyangZhang, Shi Wang, Hong Zhang, Yulin Feng, Wenming Tian, Ying Yan, Jiming Bian,Yuchen Wang, Shengye Jin, Shaik Mohammed Zakeeruddin, Michael Gr?tzel, YantaoShi. Efficient Stable Graphene-based Perovskite Solar Cells with HighFlexibility in Device Assembling via Modular Architecture Design. EnergyEnviron. Sci., 2019.
DOI：10.1039/C9EE02391G
https://doi.org/10.1039/C9EE02391G
