1. Chem. Soc. Rev：熒光糖偶聯(lián)物及應(yīng)用
在過(guò)去的幾十年內(nèi)，作為凝集素配體的糖偶聯(lián)物在生物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用已被深入研究。這些多價(jià)分子可與其受體進(jìn)行高選擇性和高親和力的結(jié)合。里昂大學(xué)Se′bastien Vidal教授，華東理工大學(xué)陳國(guó)榮教授和賀曉鵬教授合作，重點(diǎn)綜述了多價(jià)糖偶聯(lián)物和其具有的熒光性質(zhì)等性能，這些功能使得熒光糖偶聯(lián)物不僅可用于癌細(xì)胞成像和蛋白質(zhì)或病原體的檢測(cè)，還可作為藥物遞送的系統(tǒng)來(lái)用于靶向癌癥治療；并且也綜述介紹了熒光糖偶聯(lián)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其具有代表性的應(yīng)用實(shí)例。
BaptisteThomas, Kai-Cheng Yan, Guo-Rong Chen, Xiao-Peng He, Se′bastien Vidal. et al.Fluorescent glycoconjugates and their applications. Chemical SocietyReviews. 2020
DOI:10.1039/C8CS00118A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c8cs00118a#!divAbstract
2. JACS：蛋白質(zhì)-金屬-有機(jī)骨架(p-MOFs)成核過(guò)程中非晶前體相的直接觀察
蛋白質(zhì)-金屬-有機(jī)框架(p-MOFs)是一個(gè)說(shuō)明合成生物混合系統(tǒng)可以用于開發(fā)下一代材料的典型例子。通過(guò)控制p-MOF的形成，可以設(shè)計(jì)出生物活性增強(qiáng)、穩(wěn)定性高的雜化材料。然而，由于對(duì)p-MOF系統(tǒng)的控制成核和生長(zhǎng)機(jī)制認(rèn)識(shí)不足，這種控制尚未完全實(shí)現(xiàn)。
加州大學(xué)歐文分校的Joseph P. Patterson等人，通過(guò)低溫透射電鏡研究了p-MOFs的結(jié)構(gòu)演變，揭示了通過(guò)高水合非晶顆粒的溶解-再結(jié)晶和富含蛋白質(zhì)的非晶相的固態(tài)轉(zhuǎn)化的非經(jīng)典途徑。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為了未來(lái)的合成策略，研究者們提出了p-MOF結(jié)晶的一般描述，它是對(duì)粒子聚集和膠體理論的最佳刻畫。
Alana F.Ogata，Alexander M.Rakowski，Brooke P. Carpenter，DmitryA. Fishman，Jovany G. Merham，PaulJ. Hurst，Joseph P. Patterson. Direct Observationof Amorphous Precursor Phases in the Nucleation of Protein–Metal–Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b11371
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11371
3. JACS：二維19F固態(tài)核磁共振譜揭示了通過(guò)雙功能鹵素鍵合的混合鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的超分子調(diào)制
通過(guò)使用不同的有機(jī)試劑作為鈣鈦礦配方的添加劑，人們一直在努力克服與混合有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性相關(guān)的限制。有機(jī)添加劑的功能主要局限于氫鍵的相互作用，而相關(guān)的原子水平的結(jié)合模式仍然是難以捉摸的。
在此，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Michael Gr?tzel等研究者們，介紹了一種雙功能超分子調(diào)制器，1,2,4,5-四氟羅-3,6-二碘苯，它通過(guò)鹵素鍵與三陽(yáng)離子雙鹵鈣鈦礦材料表面相互作用。實(shí)驗(yàn)者用二維固態(tài)核磁共振波譜結(jié)合密度泛函理論計(jì)算來(lái)闡明其結(jié)合模式。因此，該研究表明了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性在超分子調(diào)制增強(qiáng)，同時(shí)也不影響其光伏性能。
Marco A. Ruiz-Preciado，Dominik J. Kubicki，Albert Hofstetter，Lucie McGovern，Moritz H. Futscher，Amita Ummadisingu，Renana Gershoni-Poranne，Shaik M. Zakeeruddin，Bruno Ehrler，Lyndon Emsley，Jovana V. Mili?，Michael Gr?tzel. Supramolecular Modulation of Hybrid Perovskite Solar Cells viaBifunctional Halogen Bonding Revealed by Two-Dimensional 19FSolid-State NMR Spectroscopy.
J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b13701
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13701
4. JACS: Fe、N、C前驅(qū)體通過(guò)熱解轉(zhuǎn)化為活性位點(diǎn)的過(guò)程
熱解是合成在酸中進(jìn)行氧還原反應(yīng)(ORR)的高活性Fe-N-C催化劑的必不可少的步驟，但Fe、N、C前驅(qū)體在熱解過(guò)程中轉(zhuǎn)化為ORR活性位點(diǎn)的過(guò)程仍不清楚，這一材料形成過(guò)程機(jī)理的欠缺使研究人員難以精確調(diào)控前驅(qū)體和產(chǎn)物之間的聯(lián)系，為改進(jìn)Fe-N-C催化劑的性能增加了難度。近日，美國(guó)東北大學(xué)的Qingying Jia和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的DeborahJ. Myers等人合作，通過(guò)在不同溫度下利用X射線吸收光譜揭示了前體到ORR活性催化劑的轉(zhuǎn)變過(guò)程，該催化劑僅由單原子Fe1(II)-N4位點(diǎn)組成。
Fe前驅(qū)體在300℃以下轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Fe氧化物，然后在600℃以下通過(guò)晶體-熔體轉(zhuǎn)變形成四面體Fe1(II)-O4。在600℃以上，Fe1(II)-O4釋放單個(gè)Fe原子擴(kuò)散到N摻雜的碳缺陷中形成活性位點(diǎn)Fe1(II)-N4。這種氣相單原子遷移機(jī)制通過(guò)“非接觸熱解”合成Fe1(II)-N4位點(diǎn)得到證實(shí)，其中Fe前驅(qū)體在熱解過(guò)程中與N和C前驅(qū)體沒(méi)有物理接觸。該工作揭示了在熱解過(guò)程中Fe、N、C前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為ORR活性位點(diǎn)的過(guò)程，有利于為高活性催化劑的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
Jingkun Li; LiJiao; Evan Wegener; Lynne Larochelle Richard; Ershuai Liu; Andrea Zitolo;Moulay Tahar Sougrati; Sanjeev Mukerjee; Zipeng Zhao; Yu Huang; Fan Yang;Sichen Zhong; Hui Xu; A. Jeremy Kropf; Frédéric Jaouen; Deborah J. Myers; QingyingJia. Evolution Pathway from Iron Compounds to Fe1(II)–N4Sites through Gas-Phase Iron during Pyrolysis. Journal of the American ChemicalSociety, 2020.
DOI:10.1021/jacs.9b11197
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11197
5. JACS: 大環(huán)結(jié)構(gòu)在多孔納米片中的組裝和自釋放
由于在藥物發(fā)現(xiàn)和納米材料領(lǐng)域方面的潛在應(yīng)用，大環(huán)結(jié)構(gòu)受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是由于線性鏈折疊引起的熵變?cè)斐闪舜蟓h(huán)結(jié)構(gòu)的合成的困難，從而限制了他們的應(yīng)用?；诖?，吉林大學(xué)李明洙教授團(tuán)隊(duì)使用具有二維有序空腔的單層多孔納米片作為大環(huán)發(fā)生器，使封裝在其中的線性組件在甲醇水溶液中組裝成大環(huán)并自釋放。
具有疏水空腔的納米片對(duì)線性組件表現(xiàn)出近乎完美的吸收能力。線性組件在空腔內(nèi)部進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，然后自釋放形成大環(huán)結(jié)構(gòu)。形成的大環(huán)可以從溶液中沉降下來(lái)從而分離，這保證了多孔納米片作為大環(huán)發(fā)生器可以重復(fù)使用。
Xin Liu, Xiaobin Zhou, Bowen Shen, Yongju Kim,Huaxin Wang, Wanting Pan, Jehan Kim, and Myongsoo Lee. Porous NanosheetAssembly for Macrocyclization and Self-Release, J. Am. Chem. Soc., 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b11004
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11004
6. JACS: 納米DNA精確制導(dǎo)導(dǎo)彈遞送藥物
將抗癌藥物以高精度和高效率傳遞至靶細(xì)胞至關(guān)重要。盡管已經(jīng)證明納米材料一旦達(dá)到靶點(diǎn)就可以提高傳遞效率，但是精確的藥物傳遞克服非特異性吸附和脫靶效應(yīng)仍然是挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，于此，福州大學(xué)吳再生教授和美國(guó)伊利諾伊大學(xué)陸藝教授等人報(bào)道了一種新型DNA納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)可作為DNA納米級(jí)精確制導(dǎo)導(dǎo)彈（D-PGM）用于高效加載化學(xué)治療劑并將其精確遞送至特定靶細(xì)胞。
D-PGM由兩部分組成：彈頭（WH）和制導(dǎo)/控制（GC）。WH是棒狀DNA納米結(jié)構(gòu)，作為藥物載體，其主干是由x-y維兩個(gè)回文DNA序列和z向兩個(gè)常見DNA寡核苷酸的程序雜交形成的三維自組裝DNA納米結(jié)構(gòu)，使WH具有較高的藥物有效負(fù)載能力。GC是一種基于適體的邏輯門，以高度有序的方式組裝，能夠通過(guò)由細(xì)胞錨定的適體介導(dǎo)的順序拆卸來(lái)執(zhí)行細(xì)胞亞型特異性識(shí)別。由于WH和GC之間的協(xié)同作用，GC邏輯門的操作類似于精密制導(dǎo)導(dǎo)彈中的制導(dǎo)和控制系統(tǒng)，將載有阿霉素（DOX）的DNA WH引向目標(biāo)癌細(xì)胞，從而導(dǎo)致選擇性和增強(qiáng)治療功效。此外，接在D-PGM和DOX不同位置的熒光團(tuán)在釋放時(shí)產(chǎn)生熒光，使DNA納米結(jié)構(gòu)和藥物的細(xì)胞內(nèi)追蹤成為可能。結(jié)果表明，通過(guò)模仿軍用精確制導(dǎo)導(dǎo)彈的功能來(lái)設(shè)計(jì)多刺激響應(yīng)方式的GC系統(tǒng)順序拆卸，固有的生物相容性和可降解D-PGM可以準(zhǔn)確地識(shí)別復(fù)雜生物環(huán)境中的目標(biāo)癌細(xì)胞并實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向藥物遞送。該策略的成功為特異性細(xì)胞識(shí)別和靶向癌癥治療鋪平了道路。
ChangheOuyang, Songbai Zhang, Chang Xue, Xin Yu, Huo Xu, Zhenmeng Wang, Yi Lu, andZai-Sheng Wu. Precision-Guided Missile-Like DNA Nanostructure ContainingWarhead and Guidance Control for Aptamer-Based Targeted Drug Delivery intoCancer Cells in Vitro and in Vivo. Journal of the American Chemical Society2020.
DOI:10.1021/jacs.9b09782
https://doi.org/10.1021/jacs.9b09782
7. JACS: “點(diǎn)擊”反應(yīng)觸發(fā)自降解可視化病理過(guò)程的硫醇
了解生物系統(tǒng)的病理過(guò)程可以大大改善疾病的預(yù)防和治療。病理過(guò)程的研究現(xiàn)已達(dá)到分子水平，分子熒光探針已成為一種強(qiáng)大的工具。色烯（Chromene），也稱為苯并吡喃分子，是具有良好生物相容性的天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)元素，被開發(fā)為熒光探針。硫醇-色烯“點(diǎn)擊”親核吡喃開環(huán)反應(yīng)可快速檢測(cè)硫醇。
在這項(xiàng)工作中，山西大學(xué)陰彩霞教授等人將色烯醇充當(dāng)有效的自降解部分，其通過(guò)羰基酯共價(jià)連接NIR熒光團(tuán)。由于自降解放大器NIR-HMPC具有良好的特性和優(yōu)越的適用性，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硫醇的特異性、快速、靈敏的NIR熒光檢測(cè)。此外，系統(tǒng)中的吲哚加碘鹽可以特異性靶向線粒體中的硫醇。因此，該探針用于可視化氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡、腦缺血再灌注過(guò)程中硫醇的波動(dòng)，表明它對(duì)闡明活生物體中的病理生理過(guò)程是非常有價(jià)值的。這一發(fā)現(xiàn)為研究硫醇相關(guān)疾病的病理過(guò)程提供了有效的手段。
YutaoYang, Tingting Zhou, Caixia Yin, et al. Thiol–Chromene “Click” Reaction Triggered Self-Immolative for NIR Visualization of ThiolFlux in Physiology and Pathology of Living Cells and Mice. Journal of theAmerican Chemical Society 2020.
DOI:10.1021/jacs.9b12629
https://doi.org/10.1021/jacs.9b12629
8. JACS: DNA“捕撈”干細(xì)胞
干細(xì)胞在細(xì)胞生物學(xué)中得到了廣泛的研究和應(yīng)用，而從骨髓中提取干細(xì)胞由于其含量極低而極具挑戰(zhàn)性。有鑒于此，天津大學(xué)仰大勇課題組報(bào)道了一種基于物理交聯(lián)DNA網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞捕獲策略，實(shí)現(xiàn)了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）的高效捕獲、3D包封和酶觸發(fā)釋放。DNA網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)雙滾圈擴(kuò)增法和兩條超長(zhǎng)DNA鏈的纏繞和自組裝而成的。
含有適體序列的DNA-chain-1確保了骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的特異性錨定。DNA-chain-1與DNA-chain-2的雜交使細(xì)胞錨定的DNA鏈交叉連接形成3D網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的包絡(luò)和分離。DNA網(wǎng)絡(luò)為三維細(xì)胞培養(yǎng)創(chuàng)造了良好的微環(huán)境，而物理交聯(lián)的DNA網(wǎng)絡(luò)對(duì)細(xì)胞無(wú)損傷。DNA網(wǎng)絡(luò)被核酸酶消化，實(shí)現(xiàn)了從DNA網(wǎng)絡(luò)到片段的解構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了酶促細(xì)胞釋放；釋放后，細(xì)胞的活性得到很好的維持。該策略為從數(shù)以萬(wàn)計(jì)的非靶細(xì)胞中提取干細(xì)胞提供了一種有力而有效的方法。
Chi Yao, Han Tang, Weijian Wu, Jianpu Tang,Weiwei Guo, Dan Luo, and Dayong Yang. Double Rolling Circle AmplificationGenerates Physically Cross-Linked DNA Network for Stem Cell Fishing. Journal ofthe American Chemical Society 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b11001
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11001
9. ACS Nano：纖維電子有機(jī)發(fā)光二極管向完全可訪問(wèn)、環(huán)保耐用可穿戴的顯示器發(fā)展
電子紡織品在可穿戴應(yīng)用中的巨大潛力引發(fā)了研究者們發(fā)光纖維向智能紡織品顯示器領(lǐng)域的積極研究。盡管照明光纖技術(shù)已經(jīng)取得巨大突破，但是信息顯示發(fā)光光纖網(wǎng)絡(luò)還不夠發(fā)達(dá)，主要是面臨幾個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，例如有限的電致發(fā)光光纖性能、對(duì)化學(xué)和機(jī)械因素的嚴(yán)重脆弱性，以及缺乏合適的工程方案來(lái)形成具有用于二維矩陣尋址的堅(jiān)固的可互連像素的光纖?；诖?，韓國(guó)國(guó)民大學(xué)Sung-Min Lee等人提出了一種基于纖維基紡織品的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的顯示器，可以克服一些包括在適應(yīng)的纖維配置上兼容OLED像素陣列的制造方法和化學(xué)/機(jī)械堅(jiān)固但導(dǎo)電的鈍化系統(tǒng)的問(wèn)題。
為了在不損害高電致發(fā)光性能的情況下產(chǎn)生固體可互連OLED纖維，磷光OLED材料被沉積在矩形條帶的纖維上，其中周期性圖案化的OLED像素被堅(jiān)固的聚合物選擇性鈍化，并通過(guò)壓印輔助印刷方法繞過(guò)金屬焊盤。具有垂直排列的導(dǎo)電纖維的交錯(cuò)的可互連OLED纖維用作可由無(wú)源矩陣方案操作的矩陣尋址二維網(wǎng)絡(luò)。作者成功的演示了有機(jī)發(fā)光二極管織物在水中的穩(wěn)定工作，以及在施加的拉力下，支持了當(dāng)前方法的可行性，使基于纖維的可尋址、環(huán)保耐用的顯示器具體化。
Young Jin Song, Jae-Won Kim, Ha-Eun Cho, YoungHyun Son, Min Ho Lee, Jaegab Lee, Kyung Cheol Choi, Sung-Min Lee. FibertronicOrganic Light-Emitting Diodes toward Fully Addressable, Environmentally Robust,Wearable Displays. ACS Nano. 2020
DOI: 10.1021/acsnano.9b09005
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09005
10. Nano Energy：三維超離子導(dǎo)體框架助力動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)雙重穩(wěn)定的鈉金屬負(fù)極
金屬鈉負(fù)極憑借高理論比容量和豐富的原料來(lái)源等優(yōu)勢(shì)吸引了諸多關(guān)注，然而不可控的鈉枝晶生長(zhǎng)嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。金屬鈉負(fù)極的工作過(guò)程包括鈉的成核、生長(zhǎng)和溶解三個(gè)階段，對(duì)這三個(gè)反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行調(diào)控有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的金屬鈉負(fù)極。在本文中，同濟(jì)大學(xué)的Xiaoli Zhao與Xiaowei Wang等發(fā)現(xiàn)將超離子導(dǎo)體Na3V2(PO4)3（NVP）框架作為調(diào)控媒介能夠?qū)Τ珊?、生長(zhǎng)和溶解這三個(gè)過(guò)程進(jìn)行連續(xù)的調(diào)控。
Na+在初期能夠在NVP中發(fā)生嵌入提高金屬Na和NVP框架的親和性，從而有助于降低成核勢(shì)壘和形成均勻的鈉離子流。更為重要的是，這種快離子導(dǎo)體為Na+的遷移提供了快速通道，從而使得電化學(xué)極化降低并有助于鈉離子的均勻分布。因此，NVP修飾的金屬鈉負(fù)極不管在半電池中還是全電池中都表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。該工作為發(fā)展動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定的金屬鈉負(fù)極提供了一種新思路。
MinGuo, Xiaoli Zhao, Xiaowei Wang et al, Three Dimensional Frameworks of SuperIonic Conductor for Thermodynamically and Dynamically Favorable Sodium MetalAnode, Nano Energy, 2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104479
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520300367?dgcid=rss_sd_all#!
