1. AM:新型仿生病毒樣制劑用于多藥耐藥腫瘤治療
盡管仿生類病毒策略已被廣泛應用于抗腫瘤領域,但構建形狀獨特的類病毒制劑并優化其特定形態特征以實現多種抗腫瘤功能仍是值得研究的課題。在此,四川大學顧忠偉及南京工業大學Xu Xianghui等人提出了一種新型策略來構建與桿狀煙草花葉病毒(TMV)結構相似的人工煙草花葉病毒(ATMV)。此超分子陣列是由特制的衣殼模擬樹突的小而重復的亞單位在RGD修飾的單壁碳納米管上自組裝而成,通過此方法構建的ATMV具有高度結構穩定性。
ATMV被巧妙地設計為具有屏蔽、靶向和布防功能,包括屏蔽病毒以防過早消除,選擇性地靶向腫瘤組織,以及使病毒具有溶瘤能力。這些細長的顆粒在到達腫瘤部位之前一直隱藏在血液中,然后它們誘導強大的復合溶瘤過程,包括細胞膜穿透、內質網破裂導致Ca2+釋放、化療遞送和光熱治療。令人興奮的是,ATMVs不僅能溶解原發感染細胞,還能滲透到鄰近細胞進行二次感染,在細胞間擴散,甚至能在實體瘤深處繼續誘導溶解。綜上所述,這項工作制備了一種形狀獨特的病毒樣制劑,其具有戰術優化的溶瘤功能,完全擊敗了大型耐藥結腸瘤(LoVo/Adr,≈500mm3)。
HuayuWu, Dan Zhong, Zhijun Zhang, et al. Bioinspired Artificial Tobacco Mosaic Viruswith Combined Oncolytic Properties to Completely Destroy Multidrug‐Resistant Cancer. Adv. Mater., 2020.
https://doi.org/10.1002/adma.201904958
2. Nano Energy綜述:金屬鋅負極在水溶液鋅離子電池中的應用研究進展
使用中性水溶液電解質的鋅離子電池由于具有高能量密度、高安全性、成本低廉等優勢而最有希望在大規模能量儲存中得到應用。尤其是近年來,隨著電網需求的逐漸增加,水溶液鋅離子電池也逐漸得到了電池開發者們的關注。不過,目前有關水溶液鋅離子電池的研究多集中在正極材料上,有關改善金屬鋅負極電化學性能的研究尚處于早期階段。當前,金屬鋅負極面臨的挑戰主要是由于金屬鋅枝晶生長、自腐蝕、不可逆副產物形成等因素導致的循環穩定性不佳和庫倫效率低下。
為了解決相關問題,研究人員們采用界面修飾、電解液組分調控、負極結構設計以及采用新型隔膜等策略來改善金屬鋅負極在中性水溶液中的電化學性質。在這篇綜述文章中,香港工業大學的Bin Fei與北京大學深圳研究生院的Feng Pan等對近年來有關金屬鋅在水溶液中的電化學改善工作進行了概括總結并對該領域未來的發展機遇與挑戰進行了總結展望。
HaoJia, Bin Fei, Feng Pan et al, Recent advances in zinc anodes forhigh-performance aqueous Zn-ion batteries, Nano Energy,2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104523
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221128552030080X?dgcid=rss_sd_all#!
3. Adv Sci.:新型脂蛋白樣miRNA遞送納米結構用于膠質瘤治療
膠質瘤起始細胞(GICs)是膠質瘤增殖和復發的種子細胞。設計一種智能而有效的策略來靶向GICs,并抑制與干細胞特性和化療耐藥相關的多個信號通路,對實現癌癥治療而言至關重要。受GICs、分化膠質瘤細胞和正常細胞在內吞作用方面的代謝差異的啟發,上海交通大學基礎醫學院高小玲、陳紅專,復旦大學陳鈞等人開發了一種定制的類似脂蛋白的納米結構,通過受體刺激的巨胞飲作用將其內化到GICs中。由于CXCR4在GICs和膠質瘤部位高表達,同時CXCR4的激活誘導受體刺激的巨噬細胞吞噬途徑,這種CXCR4受體刺激的脂蛋白樣納米粒子(SLNP)在GICs中實現了體內和體外的高效蓄積。
通過攜帶microRNA-34a,這種定制的SLNP降低了性別決定區域Y-box2和Notch1的表達,有力地抑制了GICs的干細胞特性和化療耐藥性,并顯著延長了GICs荷瘤小鼠的存活時間。綜上所述,這種定制的基于脂蛋白的納米結構通過受體刺激的巨胞飲作用實現了GICs的高效積聚和治療效果,為RNA干擾藥物治療膠質瘤提供了強大的納米治療平臺。
GanJiang, Huan Chen, Jialin Huang, et al. Tailored Lipoprotein‐Like miRNA Delivery Nanostructure Suppresses Glioma Stemness andDrug Resistance through Receptor‐StimulatedMacropinocytosis. Adv. Sci., 2020.
https://doi.org/10.1002/advs.201903290
4. AFM:4 nm Mn3O4納米顆粒組裝中性條件下的高效水氧化電催化劑
電化學分解水是產生環境友好型氫能的方法之一,過渡金屬(TM)型催化劑因其成本低廉和資源豐富而備受關注,但其活性低仍然是一個挑戰。近日,首爾國立大學Ki Tae Nam等人成功地合成了4 nm Mn3O4納米顆粒(NPs),并研究了它們的電化學行為。
通過電化學分析,作者證實4nm和8 nm Mn3O4 NPs之間具有相同的水氧化機制,并且活性表面積的增加與4 nm Mn3O4 NPs的高催化活性密切相關。為了進一步提高氧氣釋放反應(OER)的性能,作者引入Ni泡沫基底以使參與OER的NPs的總數最大化。在中性條件下(0.5 M PBS,pH=7),4 nm Mn3O4/Ni泡沫電極在10mA cm-2的電流密度下,對OER表現出優異的電催化活性,過電位為395 mV。
KangHee Cho, Hongmin Seo, Sunghak Park, Yoon Ho Lee, Moo Young Lee, Nam Heon Cho,Ki Tae Nam. Uniform, Assembled 4 nm Mn3O4 Nanoparticlesas Efficient Water Oxidation Electrocatalysts at Neutral pH. AdvancedFunctional Materials. 2020
DOI: 10.1002/adfm.201910424
https://doi.org/10.1002/adfm.201910424
5. EnSM: 凝膠電解質的離子限域效應助力可逆無枝晶金屬鋅負極
水溶液鋅離子電池被視為最具希望替代現有鋰離子電池的儲能器件。然而,金屬鋅負極枝晶生長和不可逆消耗造成的容量衰減、循環壽命不足等問題嚴重制約了水溶液鋅離子電池的實際應用。最近,中南大學的Jiang Zhou等通過離子交聯手段制備了一種分級三維Zn2+導體凝膠電解質(Alg-Zn)來解決金屬鋅負極電化學不可逆的問題。在水溶液鋅離子電池體系中,這種Alg-Zn凝膠電解質的離子電導率高達1.83×10-2S/cm且機械性能優異。
得益與Alg-Zn電解質的離子限域能力,Zn/Zn對稱電池能夠穩定沉積-剝離超過200小時而不產生枝晶。研究人員利用該凝膠電解質組裝了具有較高穩定性和優異倍率性能的Zn/MnO2水溶液全電池。特別值得注意的是,經過60小時的靜置后,該全電池能夠迅速恢復正常工作并表現出高達320mAh/g的放電容量。研究表明,凝膠電解質能有效地抑制牛頓液態電解質中常見的靜態副反應,從而使鋅基電池具有優異的保質期和恢復能力。
YangTang, Jiang Zhou et al, Ion-Confinement Effect Enabled by Gel Electrolyte forHighly Reversible Dendrite-Free Zinc Metal Anode, Energy Storage Materials, 2020
DOI: 10.1016/j.ensm.2020.01.023
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300301?dgcid=rss_sd_all
6. EnSM: 雙功能催化位點與缺陷工程的協同效應助力高性能Li-CO2電池
Li-CO2電池憑借高能量密度、CO2固定能力以及環境友好等優勢而被視為最具希望的儲能器件。然而,Li-CO2電池仍然面臨著循環壽命太短、過電勢太大等問題,這嚴重限制了其實際應用。因此,設計高效正極催化劑對于改善Li-CO2電池的電化學性能至關重要。最近,河南師范大學的Yun Qiao和Yang Liu等通過將超細Ru納米顆粒負載在N,S共摻雜的石墨烯(Ru/NSG)中并將其作為正極材料有效地改善了Li-CO2電池的電化學性能。超細的Ru納米催化劑能夠減少放電產物Li2CO3的分解。
具有三維結構的N,S-共摻雜石墨烯為電池反應提供了豐富的載流子傳輸通道和反應空間。得益于Ru納米催化劑的催化效應和N,S-共摻雜石墨烯的缺陷工程調控, CO2還原與析出反應的動力學和效率都得到了顯著的改善。在這種情況下,Li-CO2電池在100mA/g的電流密度下能夠實現高達12448mAh/g的高容量和94.6%的高庫倫效率以及長達100周的循環壽命,其過電勢低至1.40V。該工作為設計高性能金屬-氣體電池正極材料提供了借鑒。
YunQaio, Yang Liu et al, Synergistic Effect of Bifunctional Catalytic Sites andDefect Engineering for High-performance Li-CO2 Batteries,Energy Storage Materials, 2020
DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.021
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300283?dgcid=rss_sd_all#!
7. EnSM: 高親硫性NiCo2S4納米管促進高載量Li-S電池中的多硫化物轉化
Li-S電池憑借其超高的能量密度和低成本等優勢而吸引了諸多關注。然而,硫電極不導電的特性、可溶性多硫化物的穿梭效應、多硫化物轉化遲滯的動力學特點以及體積變化等問題嚴重限制了Li-S電池的實際應用。近年來,很多研究人員利用無機-有機極性載體作為多硫化物固定劑或氧化還原促進劑取得了一系列進展。最近,廈門大學的Li Zhang團隊等將由二級開放孔道結構組成的自組裝NiCo2S4納米管用作高載量Li-S電池的高效載體材料。
這種NiCo2S4載體具有大孔隙率、高電子電導、快速離子傳導、多硫化物固定能力和優異的多硫化物氧化還原催化能力等優勢,因此能夠顯著改善多硫化物穿梭問題以及多硫化物轉化動力學。NiCo2S4/S正極在0.2C的電流密度下能夠實現高達1387mAh/g的可逆放電比容量,在2C下循環500周后的容量仍然有543mAh/g。值得注意的是,在硫載量高達8.9mg/cm2的高載量硫電極中,NiCo2S4納米管的存在使得該電極的可逆容量高達8.3mAh/cm2。此外,采用此電極構建的軟包電池高載量(4.5mg/cm2)軟包電池能夠供給169個二極管發光,這說明其具有進一步應用的潛力。
ShaLi, Li Zhang et al, Propelling Polysulfide Conversion for High-LoadingLithium-Sulfur Batteries through Highly Sulfiphilic NiCo2S4 Nanotubes, EnergyStorage Materials, 2020
DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.017
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300234?dgcid=rss_sd_all
8. Theranostics:紅細胞膜包裹的鐵礦化酶用于體內自激活級聯反應以治療腫瘤
暨南大學戴箭副研究員、林宏生教授和薛巍教授合作構建了一種仿生酶級聯遞送納米系統,即利用腫瘤靶向的紅細胞膜(EM)包裹鐵礦化的葡萄糖氧化酶GOx-Fe0@EM-A,它可通過在體內進行自激活級聯反應以在腫瘤部位產生足夠的高毒性?OH,從而增強抗癌效果。實驗將超小的Fe0納米顆粒(Fe0NP)固定在葡萄糖氧化酶(GOx)的內部形成鐵礦化的葡萄糖氧化酶(GOx-Fe0)。并隨后利用紅細胞膜對GOx-Fe0進行包裹,使其可以有效地在腫瘤部位積聚。
結果表明,GOx-Fe0@EM-A具有良好的生物相容性和光觸發釋放的效率,其中的紅細胞膜不僅能延長血液循環,而且能保護體內的GOx-Fe0酶活性。在利用近紅外光對腫瘤部位進行照射后,ICG產生的光熱效應會破環GOx-Fe0@EM-A的紅細胞膜,實現超小納米尺寸GOx-Fe0的光驅動釋放并深度地穿透腫瘤。隨后GOx-Fe0會在體內發生自激活級聯反應,在腫瘤部位產生?OH進而有效地治療腫瘤。
WenLiu, Hongsheng Lin, Jian Dai, Wei Xue. et al. Self-activated in vivotherapeutic cascade of erythrocyte membrane-cloaked iron-mineralized enzymes.Theranostics. 2020
DOI:10.7150/thno.39621
https://www.thno.org/v10p2201.htm