1. Science：人工智能指導腺相關病毒改造
腺相關病毒(AAV)衣殼可以提供變革性的基因治療，但我們對AAV生物學的了解仍然不完整。近日，美國哈佛醫學院George M. Church和Eric D. Kelsic的研究團隊合作，通過全面解析AAV的衣殼適應性圖譜，發現一個關鍵基因并能夠實現機器指導的設計。研究人員生成了完整的一階AAV2衣殼適應性圖譜，描述了跨多個與體內遞送相關的功能的所有單密碼子取代、插入和缺失。
研究人員在VP1區域發現了一個移碼基因，該基因表達與膜相關的輔助蛋白，其通過競爭性排斥作用限制了AAV的產生。突變分布揭示了表面暴露和掩埋殘基的重要性，并且一些表型圖譜定義了大多數變異。最后，研究人員通過算法設計和實驗驗證了多種體內靶向衣殼庫，其可行性遠超過隨機誘變方法。這些結果證明了系統誘變解密復雜基因組的能力以及經驗性機器指導蛋白質工程的潛力。
Pierce J. Ogden, Eric D. Kelsic, Sam Sinai, etal. ComprehensiveAAV capsid fitness landscape reveals a viral gene and enables machine-guideddesign. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw2900
https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1139
2. Chem. Soc. Rev.: 可充水溶液金屬離子電池的電壓問題
在過去的幾十年間，人們發展出一系列可充水溶液金屬離子電池來提高電池安全性、環境友好型以及降低消費電子、電動汽車以及規模儲能領域的成本。然而，可充水溶液金屬離子電池與有機電池之間存在的能量密度差異制約了其實際應用。實際上，這些能量密度的差異來源于電池的工作電壓，因為水溶液電解質的電化學穩定窗口限制了電極材料的選擇。
在這篇綜述中，香港城市大學的支春義教授重點介紹了多種水溶液可充水溶液金屬離子電池的電壓特征以及提高電池工作電壓的策略。文章從影響水溶液金屬離子電池工作電壓的因素（也就是水溶液電解質的電化學穩定窗口）入手，緊接著結合電極材料介紹了幾種水溶液電池的中值電壓和電壓平臺特征。隨后，文章總結了幾種提升水溶液電池電壓的策略并重點介紹了幾個關鍵進展。最后，文章對該領域面臨的問題以及未來的發展方向進行了總結概括。
ZhuoxinLiu, Chunyi Zhi et al, Voltage issue of aqueous rechargeable metal-ionbatteries, Chem. Soc. Rev., 2019
DOI: 10.1039/C9CS00131J
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/CS/C9CS00131J#!divAbstract
3. Angew：金屬元素包封能決定單金屬富勒烯的優先形成：以Eu@C2n（2n = 74-84）研究為例揭示一條一般規則
將一到三個金屬原子或金屬團簇捕獲在富勒烯籠中，得到的富勒烯金屬包合物（EMFs）分別分類稱為單-EMFs，雙-EMFs，三-EMFs和簇-EMFs。近日，華中科技大學盧興，河北工業大學Peng Jin等研究發現，銪元素往往傾向于誘發單-EMFs的優先形成。質譜分析表明，單-EMFs（EuC2n）在含Eu炭黑中占主導地位。理論計算表明，金屬元素的包封能是單-EMFs選擇性形成的關鍵，也使其它金屬（如鈣，鍶，鋇或釔）的EMFs的類似現象合理化。
實驗表明，所有分離的Eu-EMFs都是單-EMFs，包括Eu@D3h(1)‐C74，Eu@C2v(19138)‐C76，Eu@C2v(3)‐C78，Eu@C2v(3)‐C80和Eu@D3d(19)‐C84，作者通過晶體學進行了鑒定。值得注意的是，Eu@C2v(19138)‐C76是第一個違反了孤立的五邊形規則的含Eu EMF，而Eu@C2v(3)‐C78是第一個僅由一個金屬原子穩定C78-基EMF。
LipiaoBao, Peng Jin*, Xing Lu*, et al. Preferential formation of mono‐metallofullerenes governedby the encapsulation energy of the metal elements: A case study on Eu@C2n (2n= 74‐84) revealing a general rule. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910743
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910743
4. Angew：抗缺血性中風神經炎癥藥物苯并惡烷衍生物的合成及靶點鑒定
受天然抗炎苯并惡烷類化合物的啟發，中科院上海藥物研究所郭躍偉和Li Xuwen研究團隊聯合中國藥科大學龐濤研究團隊設計并合成了一系列新的苯并惡烷衍生物，其中，10i為體外最有效的低毒化合物。進一步的體內評價表明，10i既能通過抗炎作用改善LPS誘導的神經炎癥小鼠模型的疾病行為，又能通過抗炎作用改善短暫性大腦中動脈閉塞大鼠的腦缺血損傷。
受到這一可喜結果的鼓舞，通過設計光親和探針，隨后通過光交聯、點擊反應和LC-MS/MS進行10i靶標捕獲，從而確定PKM2是負責10i抗炎作用的關鍵靶蛋白。此外，10i通過抑制PKM2介導的糖酵解和NLRP3激活，在體內外表現出抗神經炎癥作用，表明PKM2是神經炎癥及其相關腦疾病的新靶點。同時，與已報道的PKM2抑制劑紫草素相比，10i的安全性更高，表明10i可作為靶向PKM2的先導化合物，用于治療與炎癥相關的疾病，如缺血性中風。
Xu-Wen Li, Tao Pang, Yue-Wei Guo, et al. Synthesis and TargetIdentification of Benzoxepane Derivatives as Potential Anti‐neuroinflammatoryAgents for Ischemic Stroke. Angew. Chem. Int. Ed., 2019.
https://doi.org/10.1002/anie.201912489
5. Angew：鐵摻雜的氧化銅納米工程藥物及其納米醫學應用
納米粒子(NPs)在納米醫學(NM)中的主要應用是作為遞送傳統化療藥物的載體，但是較低的遞送效率往往會限制治療的效果。不萊梅大學Lutz M?dler和根特大學Stefaan J. Soenen合作設計了一種可以實現雙重目的(載體和藥物)的同源工程化CuO NPs，該材料的生物功能與其化學組成有直接的關系。CuO NPs在細胞內部的溶解動力學可以通過鐵摻雜來控制進而影響胞內/胞外的Cu2+濃度和生物學結果。
實驗結果表明，對離子的釋放和細胞內發生的反應進行控制可以在體內外實現有選擇性地治療腫瘤。而通過局部給藥NMs后可有效促進腫瘤細胞發生凋亡并激發全身的抗癌免疫反應。
HendrikNaatz, Lutz M?dler, Stefaan J. Soenen. et al. Model-Based NanoengineeredPharmacokinetics of Iron-Doped Copper Oxide Applicable to Nanomedicine. Angewandte ChemieInternational Edition. 2019
DOI:10.1002/anie.201912312
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912312
6. AM：非溫度相關的超彈性、耐疲勞碳纖維氣凝膠
在較大溫度范圍內，具有超彈性、耐疲勞特性的氣凝膠材料在航空、機械等領域具有重要應用。但是，傳統的陶瓷氣凝膠、聚合物氣凝膠、金屬氣凝膠等面臨抗疲勞性能、壓縮性能難以令人滿意，而碳納米管氣凝膠則制備工藝復雜。
本研究中，中國科學技術大學俞書宏院士和梁海偉教授團隊通過無機鹽輔助裂解細菌纖維素的方式，得到了具有多級結構的碳纖維氣凝膠。在反復壓縮條件下，得到的碳纖維氣凝膠表現出超彈性特點，且無塑性變形。在?100 to 500 °C范圍內，其超彈性和耐疲勞性能同樣優異。更為重要的是，該碳纖維氣凝膠便于大規模拓展，成本低廉。
ChaoLi, Yan-Wei Ding, Bi-Cheng Hu, et al, Temperature-Invariant Superelasticand Fatigue Resistant Carbon Nanofber Aerogels, Advanced Materials, 2019
DOI：10.1002/adma.201904331
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904331?af=R
7. AM: Li0.34La0.56TiO3固態電解質薄膜助力高比能鋰金屬電池
陶瓷電解質憑借其出色的熱穩定性、寬電化學穩定窗口和超高的離子電導率因而在諸多固態電解質體系中備受青睞。為了實現高能量密度的鋰金屬電解質，考慮到陶瓷電解質具有較高的體積密度，因而常常需要其電解質層厚度為數十個微米。最近，華南理工大學的Suqing Wang和王海輝等通過簡單的流涎法制備了厚度僅為25um的薄層鈣鈦礦型Li0.34La0.56TiO3（LLTO）固態電解質薄膜。與冷壓法制備的厚度大于200um的電解質相比，這種LLTO薄膜的離子電導率從9.6×10-6S/cm提升至2×10-5S/cm。
此外，這種厚度僅為25um的LLTO薄膜表現出高達264MPa的抗彎強度。研究人員又采用厚度為41um的LLTO薄膜組裝了全固態鋰金屬電池，這種全固態電池首周可逆放電比容量高達145mA/g且循環50周后的容量保持率高達86.2%。降低陶瓷氧化物電解質的厚度對于降低電解質阻抗并提高鋰金屬電池的能量密度十分關鍵。
ZhouyangJiang, Suqing Wang and Haihui Wang et al, Tape‐Casting Li0.34La0.56TiO3 Ceramic ElectrolyteFilms Permit High Energy Density of Lithium–MetalBatteries, Advanced Materials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201906221
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906221?af=R
8. AM：3d過渡金屬單位點催化劑的新機遇
將碳和水通過化學和電化學轉化方式合成能源燃料和化學品對于解決日益嚴重的環境污染和能源短缺問題具有重要意義，目前這一技術的關鍵是催化劑材料的催化性能。傳統上，貴金屬顆粒或金屬配合物被用作許多反應的催化劑。最近，3d過渡金屬單位點制催化劑(3dTM‐SSCs)以其低成本、高活性、高穩定性的優勢，已經成為非常具有潛力的下一代高性能無貴金屬催化劑的候選材料。在分子水平上設計催化劑可以使金屬原子得到更有效的利用，同時提高催化劑在苛刻反應條件下的性能。盡管有這樣的巨大的應用前景，然而距離實際規模化應用仍然存在較大的挑戰，特別是在合成過程中3dTM‐SSCs的結構演變，活性位點結構的分子水平的研究，催化機制的進一步理解，以及長期的循環穩定性的提高。
近日，阿貢國家實驗室的Xiaomin Lin和大連理工大學的張光輝副教授合作綜述了3d過渡金屬單位點催化劑在促進碳水循環領域的新進展，討論了通過受控熱解合成來促進3dTM‐SSCs生成的研究進展，重點闡述了在碳和水循環的各種關鍵反應中調節催化性能的基本性能描述符。此外，還指出了這些新型催化材料目前面臨的挑戰和未來可能的解決方案。
GangWan, Guanghui Zhang, Xiao‐Min Lin. Toward EfficientCarbon and Water Cycles: Emerging Opportunities with Single‐Site Catalysts Made of 3d Transition Metals. AdvancedMaterials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201905548
https://doi.org/10.1002/adma.201905548
9. EES: 鈣鈦礦薄膜的超快激光退火，可實現高效鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦太陽能電池以其高效率，易于制備和低成本而備受關注。近日，香港理工大學Feng Yan團隊報道了一種新型的激光退火方法，用于通過掃描膜表面上的激光點在較低的基板溫度下對鈣鈦礦膜進行退火。在具有高強度和快速掃描速度的激光下，可以在幾秒鐘內實現超快結晶過程。
因為結晶鈣鈦礦相比非晶相具有更強的光吸收，快速的激光退火可以在前者中誘發更高的溫度，并導致大鈣鈦礦晶粒的選擇性生長。在最佳條件下，成功地制備了具有高結晶度的鈣鈦礦薄膜，從而形成了具有高功率轉換效率和良好穩定性的鈣鈦礦太陽能電池。此外，通過使用線性激光束實現了鈣鈦礦膜的更快的激光退火工藝，這有望成為大規模生產大型鈣鈦礦太陽能電池的有前途的技術。
Yan, F. et al. Ultrafastlaser-annealing of perovskite films for efficient perovskite solar cells. EES2019.
DOI: 10.1039/C9EE02324K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ee/c9ee02324k
