1. AM：熱拉伸多材料纖維電子學(xué)的最新進(jìn)展和展望
纖維是從紡織品到復(fù)合材料，從波導(dǎo)到傷口敷料等廣泛產(chǎn)品的基礎(chǔ)。盡管它無(wú)處不在，但是與其他技術(shù)例如半導(dǎo)體芯片相比，其技術(shù)與發(fā)展仍舊十分緩慢。迄今為止，有多種制造多材料纖維的方法，包括浸涂，噴涂，沉積，或靜電紡絲，和熱拉伸。具體而言，熱拉伸技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是其能夠涵蓋多種材料，包括金屬，絕緣體和半導(dǎo)體，以使纖維產(chǎn)生不同的功能。重要的是，熱拉伸纖維中的材料和結(jié)構(gòu)是能夠以納米級(jí)尺寸微調(diào)的，因此更有利于實(shí)現(xiàn)新穎和復(fù)雜的幾何形狀和幾何尺寸。
近日，麻省理工學(xué)院Yoel Fink團(tuán)隊(duì)報(bào)道了關(guān)于熱拉伸纖維的綜述，文中詳細(xì)介紹了熱拉伸纖維在不同電子應(yīng)用中的性能和局限性，并展望了它們?cè)谛骂I(lǐng)域中的潛力，以作為科學(xué)家，研究人員和行業(yè)內(nèi)人士了解未來(lái)針對(duì)特定用途進(jìn)行纖維研發(fā)的指南。
Gabriel Loke, Wei Yan, Tural Khudiyev, Grace Noel,Yoel Fink. Recent Progress and Perspectives of Thermally DrawnMultimaterial Fiber Electronics. Adv. Mater., 2019.
DOI：10.1002/adma.201904911
https://doi.org/10.1002/adma.201904911
2. AM綜述：全固態(tài)鋰電池的電化學(xué)和結(jié)構(gòu)分析：進(jìn)展和觀點(diǎn)
近年來(lái)，先進(jìn)的掃描透射電子顯微鏡（STEM）及其相關(guān)儀器為全固態(tài)（ASS）鋰電池的表征做出了重要貢獻(xiàn)，因?yàn)檫@些工具可提供有關(guān)電極的結(jié)構(gòu)，形態(tài)，化學(xué)和電子狀態(tài)的信息，電解質(zhì)及其在納米和原子尺度上的界面等。此外，原位技術(shù)的迅速發(fā)展使人們對(duì)循環(huán)過(guò)程中的界面動(dòng)力學(xué)行為和異質(zhì)特性有了更深入的了解。然而，由于輕質(zhì)相（例如Li和O）在光束中的光束敏感特性，在不破壞光束的情況下以超高空間分辨率對(duì)界面結(jié)構(gòu)和化學(xué)進(jìn)行徹底而可靠的研究仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
針對(duì)這些問(wèn)題，南京大學(xué)王鵬教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一篇全固態(tài)鋰電池的電化學(xué)和結(jié)構(gòu)分析的綜述，文中主要討論了以下幾點(diǎn)：（1）研究ASS鋰電池系統(tǒng)中存在的基本問(wèn)題，以及異地/原位TEM與光譜技術(shù)的結(jié)合如何對(duì)其進(jìn)行表征分析，同時(shí)為改善電池性能提供了方向；（2）討論當(dāng)前TEM表征技術(shù)在探索這些問(wèn)題方面的局限性；（3）就如何利用最新技術(shù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)TEM提出了觀點(diǎn)，以便可以將其有效地用于研究ASS鋰電池的材料和界面。
ChunchenZhang, Yuzhang Feng, Zhen Han, Si Gao, Meiyu Wang, PengWang. Electrochemical and Structural Analysis in All‐Solid‐State Lithium Batteries by AnalyticalElectron Microscopy: Progress and Perspectives. Adv. Mater., 2019.
DOI：10.1002/adma.201903747
https://doi.org/10.1002/adma.201903747
3. AM：CRISPR/Cas13a電化學(xué)微流控生物傳感器用于無(wú)核酸擴(kuò)增的miRNA診斷
非編碼小RNA，如microRNA，已成為臨床診斷中多種疾病的生物標(biāo)志物。這些microRNA的失調(diào)可能與多種不同的疾病有關(guān)，如癌癥，癡呆癥、心血管疾病等。有效治療這些疾病的關(guān)鍵在于早期進(jìn)行準(zhǔn)確的初步診斷，從而能夠提高患者的生存機(jī)會(huì)。在這項(xiàng)工作中，德國(guó)弗萊堡大學(xué)Can Dincer研究團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了基于短回文重復(fù)序列(CRISPR)/Cas13a微流控的電化學(xué)生物傳感器，用于microRNA的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。通過(guò)這種獨(dú)特的組合，無(wú)需任何核酸擴(kuò)增即可實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在腫瘤標(biāo)志物microRNA--miR-19b和miR-20a的準(zhǔn)確定量。
在讀出時(shí)間為9分鐘，總處理時(shí)間小于4小時(shí)的情況下，使用小于0.6μL的測(cè)量體積，即可達(dá)到10 pm的檢測(cè)限。此外，還對(duì)患有腦癌的兒童血清樣品中的miR-19b進(jìn)行了檢測(cè)以證實(shí)此生物傳感平臺(tái)的可行性。同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)方法對(duì)獲得的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，表明此電化學(xué)CRISPR動(dòng)力系統(tǒng)是一種低成本、易擴(kuò)展、無(wú)目標(biāo)擴(kuò)增的核酸診斷工具。
RichardBruch, Julia Baaske, Claire Chatelle, et al. CRISPR/Cas13a‐Powered ElectrochemicalMicrofluidic Biosensor for Nucleic Acid Amplification‐FreemiRNA Diagnostics. Adv. Mater., 2019.
https://doi.org/10.1002/adma.201905311
4. AM綜述: 元素2D材料的新興應(yīng)用
隨著元素主族材料（即硅和鍺）在現(xiàn)代電子領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，單層2D類似物已顯示出對(duì)下一代電子材料的巨大希望以及潛在的改變光電子學(xué)，能源等領(lǐng)域的性能。這些由原子周期表中第III族至第VI族元素的單原子變體組成的原子級(jí)薄材料已經(jīng)顯示出獨(dú)特的特性，例如鉍中的近室溫拓?fù)浣^緣，磷和硅酮中的極高電子遷移率以及大量的Li-原子。硼苯的離子存儲(chǔ)能力。在石墨烯時(shí)代對(duì)這些材料的分離始于2010年的硅烯，并迅速發(fā)展為在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下以固體形式存在的18種主要元素中的15種的實(shí)驗(yàn)鑒定或理論預(yù)測(cè)。
萊斯大學(xué)Pulickel M. Ajayan和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室Nicholas R. Glavin團(tuán)隊(duì)首先關(guān)注缺陷/功能化的重要性，不同同素異形體的討論以及二維主族元素材料的總體結(jié)構(gòu)-屬性關(guān)系。然后，按應(yīng)用類型對(duì)電子、傳感、自旋電子、等離子、光電探測(cè)器、超快激光器、電池、超級(jí)電容器和熱電學(xué)中的新興應(yīng)用進(jìn)行了全面回顧，包括對(duì)如何針對(duì)每種特定應(yīng)用調(diào)整材料性能的詳細(xì)說(shuō)明。
EmergingApplications of Elemental 2D Materials
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904302
5. AM: 納米策略能夠克服腫瘤治療的生物障礙
工程納米材料已被廣泛用作腫瘤治療的治療劑。同時(shí)，復(fù)雜的腫瘤生態(tài)位以及在細(xì)胞水平上的多個(gè)障礙共同阻礙了納米藥物的作用。于此，南京大學(xué)蔣錫群教授與胡勇教授總結(jié)了有望克服納米藥物面臨的眾多生物障礙的前沿策略。
從腫瘤進(jìn)入開(kāi)始，強(qiáng)調(diào)了促進(jìn)納米藥物組織滲透并解決缺氧問(wèn)題的方法。然后，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)克服物理障礙（如膜相關(guān)外排泵）和生物學(xué)特性（如抗凋亡）的重要性。而且提出了每種方法的利弊。此外，還討論了相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，以及平衡治療價(jià)值和復(fù)雜的納米藥物設(shè)計(jì)的額外費(fèi)用的重要性。
Huo,D., Jiang, X., Hu, Y., Recent Advances in Nanostrategies Capable of OvercomingBiological Barriers for Tumor Management. Adv. Mater. 2019, 1904337.
https://doi.org/10.1002/adma.201904337
6. AM: 設(shè)計(jì)具有高離子傳導(dǎo)性的最佳鈣鈦礦結(jié)構(gòu)
加州伯克利分校Lane W. Martin團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦氧化物L(fēng)a0.9Sr0.1Ga0.95Mg0.05O3-δ（LSGM）中的離子傳導(dǎo)與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。提出并實(shí)現(xiàn)了同時(shí)具有大晶胞體積和八面體旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)快速離子傳導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在LSGM超晶格薄膜中實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)，其中離子電導(dǎo)率僅在600°C時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)單獨(dú)調(diào)整了≈2.5倍.
DesigningOptimal Perovskite Structure for High Ionic Conduction，
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905178
7. AM: 缺陷工程助力高效全無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備
萊斯大學(xué)Jun Lou團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)CsPbI3進(jìn)行缺陷工程制備了一種新的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料CsPbI3：Br：InI3。這種新的鈣鈦礦保留了與CsPbI3相同的帶隙，但是內(nèi)在的缺陷濃度得到了很大的抑制。而且，它可以在極高濕度的氣氛中制備。通過(guò)完全消除傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中不穩(wěn)定且昂貴的組件，這些全無(wú)機(jī)PSC具有高光伏性能.
Defect‐Engineering‐Enabled High‐Efficiency All‐Inorganic Perovskite SolarCells，AM
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903448
8. AM: 二維Ca3Sn2S7硫?qū)僭剽}鈦礦
北京大學(xué)Jun‐jie Shi團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種新穎且穩(wěn)定的二維Ruddlesden-Popper層狀硫?qū)兮}鈦礦型鈣鈦礦半導(dǎo)體Ca3Sn2S7，具有石墨烯狀線性電子分散性，小載流子有效質(zhì)量（0.04 m0），超高載流子遷移率（6.7×104 cm2 V-1 s-1），費(fèi)米發(fā)現(xiàn)速度（3××105 ms-1）和光吸收系數(shù)（105 cm-1）。特別是，其直接的準(zhǔn)粒子帶隙為0.5 eV，實(shí)現(xiàn)了以新方式打開(kāi)石墨烯帶隙的夢(mèng)想。
2DCa3Sn2S7 Chalcogenide Perovskite: AGraphene‐LikeSemiconductor with Direct Bandgap 0.5 eV and Ultrahigh CarrierMobility 6.7×104 cm2 V-1 s-1，AM，2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905643
9. AM綜述: Jeff=1/2反鐵磁體Sr2IrO4
在高度聚焦的量子材料中，屬于Ruddlesden–Popper系列的鈣鈦礦Sr2IrO4脫穎而出，并在過(guò)去十年中得到了廣泛研究。Sr2IrO4具有一種新穎的Jeff =1/2態(tài)，并會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)自旋-軌道耦合。南京大學(xué)劉俊明和華中科技大學(xué)Chengliang Lu團(tuán)隊(duì)以Sr2IrO4為例，從兩個(gè)方面來(lái)回顧了Jeff = 1/2狀態(tài)的最新進(jìn)展：材料基礎(chǔ)和功能潛力。
在基礎(chǔ)部分中，說(shuō)明了Sr2IrO4中Jeff = 1/2磁矩的分層傾斜反鐵磁階的基本問(wèn)題，然后重點(diǎn)介紹了通過(guò)不同路徑進(jìn)行反鐵磁階調(diào)制的過(guò)程。隨后，針對(duì)功能性潛力，提出了獨(dú)特的性質(zhì)，例如原子級(jí)的巨磁阻，各向異性磁阻和非易失性存儲(chǔ)器。最后，給出了前瞻性評(píng)論和展望。
TheJeff = 1/2 Antiferromagnet Sr2IrO4: A Golden Avenuetoward New Physics and Functions，AM
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904508
10. AM綜述：用于能量存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)換和利用的復(fù)雜氫化物
功能材料是清潔能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)因素。近日，中科院大連化物所Ping Chen等對(duì)一類通式為M(XHn)m的含氫化合物（其中M通常為金屬陽(yáng)離子，X可以為Al，B，C，N，O，過(guò)渡金屬(TM)或它們的混合物，它們與H建立離子共價(jià)鍵或共價(jià)鍵）進(jìn)行了總結(jié)。
M(XHn)m在儲(chǔ)氫材料中通常被稱為復(fù)合氫化物。H和B/C/N/O/Al/TM之間的化學(xué)非常豐富，可形成具有不同組成和電子構(gòu)型的復(fù)雜氫化物，從而具有可調(diào)節(jié)的物理和化學(xué)性質(zhì)，可用于氫存儲(chǔ)，熱能存儲(chǔ)，電化學(xué)裝置中的離子傳導(dǎo)，以及燃料加工中的催化材料。作者回顧了M(XHn)m最近的進(jìn)展，并著重介紹了用于上述應(yīng)用的復(fù)雜氫化物的設(shè)計(jì)和優(yōu)化的戰(zhàn)略方法。
TengHe, Hujun Cao and Ping Chen*. Complex Hydrides for Energy Storage, Conversion,and Utilization. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201902757
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902757
11. AM：中空Cu2MoS4多功能級(jí)聯(lián)生物反應(yīng)器用于化學(xué)-饑餓-光學(xué)-免疫協(xié)同治療
腫瘤微環(huán)境(TME)可以促進(jìn)腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移，因此依靠單一的藥物治療往往難以完全治愈腫瘤。廣州醫(yī)科大學(xué)侯智堯教授和中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所林君研究員合作，以負(fù)載有葡萄糖氧化酶(GOx)的中空介孔Cu2MoS4 (CMS)為基礎(chǔ)構(gòu)建了一種多功能級(jí)聯(lián)生物反應(yīng)器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的化學(xué)動(dòng)力 (CDT)-饑餓-光學(xué)-免疫協(xié)同治療。含有多價(jià)元素(Cu1+/2+，Mo4+/6+)的CMS具有類芬頓反應(yīng)、類谷胱甘肽(GSH)過(guò)氧化物酶和類過(guò)氧化氫酶的活性。
因此，當(dāng)CMS被內(nèi)化到腫瘤后，它可以通過(guò)類芬頓反應(yīng)生成·OH，并消耗TME中過(guò)表達(dá)的GSH，從而減輕腫瘤的抗氧化能力。此外，在乏氧的TME條件下，具有類過(guò)氧化氫酶活性的CMS可與內(nèi)源性H2O2反應(yīng)生成O2，隨后激活GOx對(duì)葡萄糖的催化氧化以進(jìn)行饑餓治療，同時(shí)還會(huì)再次生成H2O2。而再生的H2O2也可以被用于類芬頓反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)由GOx增強(qiáng)的CDT。同時(shí), 在1064nm的激光照射下,CMS也可通過(guò)其良好的光熱轉(zhuǎn)化性能和產(chǎn)生超氧陰離子(·O2)來(lái)進(jìn)一步殺死腫瘤細(xì)胞。最后，被聚乙二醇化的CMS@GOx還能與檢查點(diǎn)阻斷治療相結(jié)合，這樣既能有效地治愈原發(fā)腫瘤，也能抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移，并產(chǎn)生較強(qiáng)的免疫應(yīng)答響應(yīng)。
MengyuChang, Zhiyao Hou, Jun Lin. et al. A Multifunctional Cascade Bioreactor Basedon HollowStructured Cu2MoS4 for Synergetic CancerChemo-Dynamic Therapy/StarvationTherapy/Phototherapy/Immunotherapy withRemarkably Enhanced Efficacy. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201905271
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905271
12. AM: 手性超微粒可控的納米藥物
手性在自然界中無(wú)處不在，并且扎根于每個(gè)生物系統(tǒng)。盡管在生物系統(tǒng)中普遍存在手性，但控制生物材料手性以影響與細(xì)胞的相互作用卻是最近才被探索研究。近日，Robert Langer和Ana Jaklenec教授課題組介紹了手性工程超微粒（SPs），它們根據(jù)細(xì)胞的慣性與細(xì)胞和蛋白質(zhì)發(fā)生不同的相互作用。SPs與d手性配合，表明乳腺癌，宮頸癌和多發(fā)性骨髓瘤癌細(xì)胞的細(xì)胞膜滲透增強(qiáng)三倍以上。帶有耗散和等溫滴定量熱法測(cè)量的石英晶體微量天平揭示了這些手性特異性相互作用的機(jī)理。
在熱力學(xué)上，與l-SPs相比，d-SPs對(duì)由磷脂和膽固醇組成的脂質(zhì)層表現(xiàn)出更穩(wěn)定的粘附。在體內(nèi)，d-SPs表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的生物學(xué)半衰期，這可能是由于相反的手性，因此可以保護(hù)其免受內(nèi)源性蛋白質(zhì)（包括蛋白酶）的傷害。他們這項(xiàng)工作表明，將d-手性納入納米系統(tǒng)可增強(qiáng)癌細(xì)胞的攝取并延長(zhǎng)體內(nèi)循環(huán)中的穩(wěn)定性，從而為生物材料中手性的重要性提供了支持。因此，手性納米系統(tǒng)可能會(huì)為藥物輸送系統(tǒng)，腫瘤檢測(cè)標(biāo)記，生物傳感器和其他基于生物材料的設(shè)備提供更高水平的控制。
JihyeonYeom, Pedro P. G. Guimaraes, Hyo Min Ahn, Bo‐Kyeong Jung Quanyin Hu, Kevin McHugh,Michael J. Mitchell, Chae‐Ok Yun, Robert Langer*, AnaJaklenec*. Chiral Supraparticles for Controllable Nanomedicine. Adv. Mater.2019, 1903878.
DOI:10.1002/adma.201903878
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903878
13. AM: 內(nèi)置主動(dòng)微針貼片增強(qiáng)自主藥物的遞送
微針的使用促進(jìn)了藥物在皮膚上的無(wú)痛局部遞送。但是，它們的功效受到分子緩慢擴(kuò)散的限制，通常需要外部觸發(fā)。在此，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校Nicole F. Steinmetz,Nisarg J. Shah和Joseph Wang課題組介紹了一種自主且可降解的主動(dòng)式微針輸送平臺(tái)，該平臺(tái)采用微針貼片，且裝載的鎂微粒作為內(nèi)置引擎，以實(shí)現(xiàn)更深，更快的皮內(nèi)有效載荷輸送。鎂顆粒與組織液反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸性的H2氣泡快速生成，從而提供了必要的力來(lái)破壞真皮屏障并增強(qiáng)有效載荷的傳遞。
活性微針的體外釋放動(dòng)力學(xué)通過(guò)測(cè)量穿過(guò)體模組織和豬皮屏障的IgG抗體（作為模型藥物）的量來(lái)評(píng)估。使用B16F10小鼠黑色素瘤模型進(jìn)行的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，抗CTLA-4（一種檢查點(diǎn)抑制劑藥物）的主動(dòng)遞送可大大增強(qiáng)免疫應(yīng)答并顯著延長(zhǎng)生存期。此外，主動(dòng)和被動(dòng)微針的空間分辨區(qū)域分別允許組合快速爆發(fā)響應(yīng)以及緩慢，持續(xù)釋放。這種通用且有效的自主動(dòng)態(tài)微針輸送技術(shù)為廣泛的治療應(yīng)用提供了可觀的前景，從而大大提高了治療效果、便利性和成本。
Lopez‐Ramirez, M. A., Soto,F., Wang, C., Rueda,R., Shukla, S., Silva‐Lopez, C., Kupor,D., McBride, D. A., Pokorski, J. K., Nourhani, A., Steinmetz, N. F., Shah, N. J., Wang, J., Built‐In ActiveMicroneedle Patch with Enhanced Autonomous Drug Delivery. Adv. Mater. 2019, 1905740.
https://doi.org/10.1002/adma.201905740
