1. Science Advances：一種用于連續出汗分析的可穿戴等離激元紙基微流體
可穿戴式汗液傳感器有可能提供與個人健康和疾病狀態相關的有臨床意義的信息。目前的傳感器主要依靠酶和抗體作為生物識別元件來實現汗液中代謝產物和應激生物標志物的特異性定量。然而，酶和抗體容易隨著時間的推移而降解，從而影響傳感器的性能。近日，德克薩斯農工大學Limei Tian報道了一種可穿戴的等離子紙基微流控(紙張流體)系統，該系統可以直接和可靠地捕獲汗液，并連續和同時實時定量汗液損失、出汗率和汗液中分析物的濃度。
本文要點：
1）紙質微流控技術能夠準確地量化出汗損失和出汗率。集成的等離激元納米傳感器可以利用表面增強拉曼光譜（SERS）檢測和定量生理和病理相關濃度的尿酸（UA）。利用比率SERS方法可以可靠地量化UA隨激光功率和焦點的變化，并通過臺式和便攜式拉曼光譜儀進行驗證。
2）研究人員展示了使用等離激元紙流控裝置定量不同濃度分析物的兩種操作模式，包括原位連續掃描和通過在終點掃描樣品進行批量分析。此外，該設備柔軟、薄、靈活、可伸展，可以與皮膚接觸，而不會引起化學或物理刺激。
Umesha Mogera, et al, Wearable plasmonic paper–based microfluidics for continuous sweat analysism, Sci. Adv., 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abn1736
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn1736
2. Angew：點擊合成硫原子策略進行聚合增強和雙光子光敏化
光敏劑（PSs）具有先進的協同特性，其簡便剪裁有望拓寬和深化光動力療法（PDT）的應用。有鑒于此，香港中文大學的唐本忠院士、中國科學院理化技術研究所的Xiuli Zheng、暨南大學的陳明等研究人員，報道了點擊合成硫原子策略進行聚合增強和雙光子光敏化。
本文要點：
1）研究人員通過使用原位形成的硫“重原子效應”來增強系統間交叉（ISC），采用無催化劑硫醇-炔點擊反應來開發基于硫原子的PSs，而聚合可以顯著放大這種效應。
2）通過抑制其非輻射衰變來促進聚集狀態下的ISC，引入基于四苯基吡嗪的聚集誘導發射（AIE）單元也有利于PS的設計。
3）此外，由此產生的硫原子電子供體，連同雙鍵π橋和AIE電子受體，形成了具有良好雙光子激發特性的D-π-a分子體系。
4）結合高單線態氧產生效率，所制備的聚合物納米顆粒在體外對癌細胞表現出良好的雙光子激發PDT，因此在深部組織疾病治療中具有巨大潛力。
Chongyang Li, et al. Click Synthesis Enabled Sulfur Atom Strategy for Polymerization-enhanced and Two-photon Photosensitization. Angewandte Chemie, 2022.
DOI：10.1002/anie.202202005
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202202005
3. AM：將桑葉衍生的紅色發射碳點供蠶食用以產生明亮的熒光絲
熒光絲在眩目紡織品、生物工程和醫療產品等方面有著廣闊的應用前景。然而，天然的桑蠶絲幾乎沒有熒光。有鑒于此，復旦大學熊煥明教授制備了桑葉衍生的碳點(CDs)，其具有較強的近紅外熒光，絕對量子產率為73%，全寬最大半寬為20 nm。
本文要點：
1）利用這種CDs喂養后，蠶能夠表現出鮮紅色的熒光，可健康生長和正常結繭，并最后變成蛾子。蠶繭在日光下呈粉紅色，在紫外線下則呈亮紅色熒光。在沖破蠶繭后，能夠發射紅光的蛾子可以交配并產下熒光卵，并且這些卵可以正常孵化。研究表明，實驗組中的二代家蠶的生長周期與對照組相同，表面CDs具有良好的生物相容性。
2）此外，實驗也通過對實驗組中的蠶和蠶繭進解剖分析，揭示了CDs的代謝途徑，即熒光CDs會被蠶從消化道吸收，然后轉移到絲腺，最后進入蠶繭，而未被吸收的CDs會隨糞便排出體外。綜上所述，該研究開發的CDs具有良好的生物相容性和熒光穩定性。
Jun Liu. et al. Mulberry-Leaves-Derived Red-Emissive Carbon Dots for Feeding Silkworms to Produce Brightly Fluorescent Silk. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200152
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200152
4. AEM：具有功能化預鋰化隔膜的原位電化學再生降解的LiFePO4電極
鋰離子電池（LIBs）在服務于人們日常生活方面發揮著巨大作用，需求量日益劇增。與此同時，LIBs的回收利用也因其在可持續發展的重要意義而引起了廣泛的關注。在廢LiBs中，LiFePO4（LFP）因其良好的穩定性、價格優惠而在電動汽車和電網中得到廣泛應用，是其中的主力軍。然而，考慮到LFP生產成本較低以及鐵和磷的豐富，傳統的冶金工藝回收LFP能耗高、步驟繁瑣，在經濟上是不可行的。
近日，中科院化學研究所郭玉國研究員，萬立駿院士，Qinghai Meng首次通過綜合分析驗證了降解的LFP（D-LFP）電極電化學再生的可行性。在此基礎上，提出了一種新的基于FPS的原位再生策略，實現了D-LFP電極在刷新單元中的直接再利用。成功地制備了分解電位較低的Li2C2O4/CMK-3復合材料，并以此為犧牲劑，通過簡單的澆鑄法制備了FPS。
本文要點：
1）用FPS取代商用隔膜，廢LFP電極用新鮮的石墨負極重新組裝成新電池。經過一個循環的激活后，再生電池表現出相當大的容量恢復和良好的長周期穩定性。
2）研究人員通過系統的研究，以揭示FPS的工作機制。結果表明，在初始循環中，Li2C2O4在FPS上的不可逆電分解提供了額外的Li+來補償缺Li的LFP。從這個意義上說，廢LFP電極可以通過原位電化學再硫化過程直接再生。
3）與當前的廢鋰離子電池回收方法相比，尤其是對于低成本的低成本鋰離子電池正極，基于FPS的策略將廢鋰離子電池電極的再生與新電池的組裝結合在一起，省去了分離活性物質和重新制造正極的步驟。因此，這一新穎、方便、經濟的策略為廢舊LFP電池的直接再生開辟了一條新的途徑，并拓寬了整個LIB回收的視野。
Min Fan, et al, In Situ Electrochemical Regeneration of Degraded LiFePO4 Electrode with Functionalized Prelithiation Separator, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202103630
https://doi.org/10.1002/aenm.202103630
5. AFM: 用于纖維仿生紡絲的工程蜘蛛絲蛋白，其韌性相當于繩索絲
蜘蛛絲是自然界中最堅韌的纖維，與其機械性能相匹配的人造蜘蛛絲的批量生產仍然難以捉摸。微型蜘蛛絲蛋白（mini spidroins）的開發使大規模纖維生產在經濟上可行，但纖維的機械性能不如天然絲。蜘蛛絲纖維的拉伸強度由聚丙氨酸拉伸賦予，聚丙氨酸拉伸通過β-折疊晶體中的緊密側鏈堆積拉在一起。
Spidroins是分泌的，因此它們必須沒有長鏈的疏水殘基，因為這些片段被插入內質網膜。同時，疏水性殘基具有高β鏈傾向并且可以介導緊密的β-折疊間相互作用，這對于產生強人造絲是有吸引力的。
原核生物中的蛋白質生產可以規避作為真核生物的蜘蛛必須遵守的生物學規律，并且作者因此設計了預測比野生型蛋白質更令人神往地形成更強的β-折疊的微型spidroins。工程微型spidroins的仿生紡絲確實導致纖維具有增加的拉伸強度，并且兩種纖維類型顯示出與天然拉索絲相同的韌性。生物反應器的表達和純化導致蛋白質產量為≈9克每升，這符合經濟可行的批量生產要求。
Arndt, T., et al., A., Engineered Spider Silk Proteins for Biomimetic Spinning of Fibers with Toughness Equal to Dragline Silks. Adv. Funct. Mater. 2022, 2200986.
https://doi.org/10.1002/adfm.202200986
6. Nano Letters：鈣粘蛋白E破壞引起的腫瘤細胞分離用于治療低位結直腸癌
低位結直腸癌(CRC)的治療仍然是當今醫學的一大難題，目前的多種治療方式都存在一定的缺陷，如結腸造口帶來的沉重的身體和心理負擔，化療嚴重的藥物毒性，以及與骨髓抑制/放化療相關的胃腸道癥狀。鑒于此，同濟大學施劍林院士、Huanlong Qin、Ping Hu等人開發了一種安全且有效的基于腫瘤細胞分離的低位CRC治療策略。
本文要點：
1）在本研究中，研究者將EDTA裝載到層狀雙氫氧化物（LDH）納米片中，制備了pH響應的LDH/EDTA納米片。在腫瘤部位的微酸性條件下，LDH納米片會逐漸降解，使EDTA在腫瘤部位實現酸響應的可控性釋放。
2）釋放出的EDTA能夠螯合鈣離子，引起連接腫瘤細胞的連接蛋白中鈣離子的耗竭，導致腫瘤細胞分離，進而促進腫瘤細胞的解聚、清除。分離的腫瘤細胞能被LDH/EDTA包裹，阻止了其與鄰近組織的再粘連，能有效預防轉移。綜上所述，這種基于腫瘤細胞分離的治療策略為低位CRC的治療提供了一種安全有效的手段，將為低位CRC患者帶來新的曙光。
Man Li. et al. Low colorectal tumor removal by E?cadherin destruction-enabled tumor cell dissociation. Nano Letters. 2022
DOI：10.1021/acs.nanolett.1c04797
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04797
7. Nano Energy: 基于鉛螯合能力的POM@MOF的穩定高效的鈣鈦礦太陽能電池
長期穩定性和泄漏的鉛離子的毒性是鈣鈦礦太陽能電池（PSC）商業化的主要障礙。哈爾濱工業大學Jian Zhang, Yulin Yang和Ruiqing Fan等人報告了一種新的化學摻雜策略，該策略使用一系列多金屬氧酸鹽-金屬有機框架 (P@Ms) 主客體納米結構摻雜劑，在保持高功率轉換效率 (PCE) 的同時打破了這些障礙。
本文要點：
1）Spiro-OMeTAD 的可控氧化是在惰性環境下通過調節卟啉基 MOF-545中H3PMo12O40的質量負載來實現的。此外，摻雜器件顯示出高 PCE (21.5%) 和顯著的長期空氣穩定性，在環境條件下超過 1000 小時保持初始 PCE 值的大約 85%。
2）值得注意的是，具有活性位點的功能化POM@MOF作為封裝層有效地限制了Pb2+從降解的 PSC 中的遷移和泄漏，防止了可能的重金屬污染。這種有效的策略同時解決了主要麻煩的長期穩定性和鉛離子泄漏問題，產生了穩定且環保的可持續 PSC。
Yayu Dong, et al. Multifunctional Nanostructured Host-Guest POM@MOF with Lead Sequestration Capability Induced Stable and Efficient Perovskite Solar Cells, Nano Energy, 2022.
DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107184
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522002658#!
8. Materials Today：3D打印的可拉伸電池
隨著可穿戴電子產品的出現，對可伸縮電池的需求激增。然而，可拉伸電池的發展仍然是一個巨大的挑戰，因為電池組件本質上很脆，在機械負載下很容易斷裂。提高電池組件可拉伸性的現有努力通常涉及復雜的制造工藝，因此不適用于可擴展且成本效益高的制造。
為了應對這一挑戰，美國馬里蘭大學Teng Li等人開發了一種簡單而有效的策略，使用基于擠出的活性材料與納米纖維化纖維素混合的3D打印來制造鋰離子電池的可拉伸電極和分離器。
由此產生的電極和分離器可實現50%的可逆拉伸性。50次拉伸循環后，50%拉伸下的電極電阻僅增加3%。3D打印電池組件優異的機械和電氣性能來源于兩個方面：
（i）3D打印蛇形結構在組件級別實現了卓越的變形能力；
（ii）由于納米纖維化纖維素和碳納米管的高長徑比，以及納米纖維化纖維素和碳納米管之間或單個纖維素纖維之間在材料結構水平上的強相互作用，因此具有堅固的納米級結構。
圖案化電極/分離器的簡易3D打印導致了高性能可拉伸鋰離子電池的低成本制造，這展示了其為可穿戴和電子設備實現可拉伸儲能裝置的巨大潛力。
Toward stretchable batteries: 3D-printed deformable electrodes and separator enabled by nanocellulose. Materials Today 2022.
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.02.015
9. ACS Nano：一種用于多功能電子皮膚的自承式、露導體、可拉伸、超薄和可回收的Kirigami結構液態金屬紙
電子皮膚（E-skin）是一種重要的無縫人機界面（HMI），在醫療保健監測和個人電子產品中有著廣闊的前景。液態金屬（LM）已被公認為是制備E-skin的理想電極材料。然而，傳統的封閉式LM電極不能將LM層暴露出來與皮膚直接接觸，導致電生理監測的性能低下。此外，傳統的印制LM電極難以轉移或回收，在拉伸襯底的情況下容易發生斷裂。近日，鄭州大學Yanchao Mao報道了一種用于多功能電子皮膚的LM電極，稱之為Kirigami結構的LM紙（KLP），它是一種自支撐的、露導體的、可拉伸的、超薄的、可回收的多功能E-skin。
本文要點：
1）研究人員通過對具有單軸、雙軸和方形螺旋三種結構的LM復合紙進行Kirigami切割而制成KLP。KLP能夠充當E-skin，從人體獲取高質量的電生理信號，如腦電(EEG)、心電(ECG)和肌電(EMG)。此外，KLP與摩擦電納米發電機（TENG）集成在一起，也可以得到自供電E-skin。
2）在自供電E-skin的基礎上，進一步開發了一個智能撥號通信系統，應用在人體皮膚上撥打手機。與傳統的密封或印刷LM電極相比，KLP可以同時實現自支撐、露導體、可拉伸、超薄和可回收的特征。
這款KLP展示了作為醫療保健監測和智能控制的多功能E-skin的前景。
Xing Li, et al, A Self-Supporting, Conductor-Exposing, Stretchable, Ultrathin, and Recyclable Kirigami-Structured Liquid Metal Paper for Multifunctional E?Skin, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c11096
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11096
10. ACS Nano：乙醚?水混合電解質助力層狀釩酸鈉優異的儲鎂性能
鎂離子電池具有大規模儲能的潛力。然而，鎂離子的高電荷密度在基質材料中建立了很強的插層能壘，導致擴散動力學遲緩和結構退化。近日，濟南大學Xijin Xu，松山湖材料實驗室Hongfei Li，中國科學院深圳先進技術研究院Cuiping Han報道了可以使用醚-水混合電解質來提高層狀釩酸鈉（NaV8O20·nH2O, NVO）材料的比容量和循環穩定性，通過將1 M高氯酸鎂（Mg(ClO4)2）溶解在四甘醇二甲醚（TEGDME）和水（體積比為4:1）的混合物中來制備該電解質。
本文要點：
1）一方面，有機TEGDME溶劑優先在界面處分解，促進在NVO正極上形成均勻且堅固的正極電解質界面(CEI)膜，這可以有效地抑制釩物質的溶解。另一方面，水溶劑的屏蔽和潤滑作用有助于Mg2+的快速擴散。
2）值得注意的是，少量水的引入不會大大降低有機TEGDME的ESW，因為游離水分子通過與TEGDME配位而被很好地穩定。TEGDME/H2O的體積比為0.8∶0.2的優化混合電解質顯示出3.9 V的ESW，這比純TEGDME基電解質的4.1 V稍窄。
3）醚-水混合電解質結合了水體系的快速動力學和醚電解質的高穩定性的優點。結果顯示，NVO正極材料在比容量、倍率性能和循環穩定性方面實現了增強的電化學性能，優于純水和純TEGDME對應物。
Xiaoke Wang, et al, Ether?Water Hybrid Electrolyte Contributing to Excellent Mg Ion Storage in Layered Sodium Vanadate, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c11590
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11590
11. ACS Nano：磁驅動生物混合微泳器用于實現精準光熱肌肉收縮
近年來，骨骼肌組織工程和仿生學領域中出現了多種用于實現肌管收縮和骨骼肌刺激的策略。然而，目前大多數的方法都缺乏實現精準刺激所需的可控性和適應性，尤其是在微觀層面。有鑒于此，南方醫科大學涂盈鋒教授和中山大學彭飛副教授將磁性生物混合微泳器與近紅外(NIR)激光照射相結合，成功地實現了對肌肉的無線精準激活。
本文要點：
1）實驗將超順磁性Fe3O4納米顆粒浸涂在小球藻上而構建了該生物混合型微泳器，其在多種生物介質中都具有良好的磁性導航能力。在旋轉磁場的引導下，該微型泳器可以精準地朝著單個C2C12衍生的肌管運動。在近紅外光輻射下，Fe3O4納米粒子的光熱效應會導致靶肌管的局部溫度升高約5℃，從而有效地觸發肌管收縮。
2）機制研究表明，該現象與Ca2+無關，且會涉及到肌動蛋白-肌球蛋白直接相互作用。在體肌纖維收縮和組織學實驗充分證明了該生物混合型微泳器的有效性和生物安全性，表明其有望進一步推動組織工程和仿生學等領域的發展。
Lu Liu. et al. Magnetically Actuated Biohybrid Microswimmers for Precise Photothermal Muscle Contraction. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00833
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00833
12. ACS Nano：一種雙模摩擦電納米發電機用于風能采集和自力式風速監測
摩擦電納米發電機在風能收集和風速傳感方面顯示出廣闊的應用前景。然而，在沒有外部電源支持的情況下，很難在一個簡單的設備中實現風能采集和實時風速監測。近日，中國科學院北京納米能源與納米系統研究所的Jie Wang提出了一種高性能雙模式摩擦電納米發電機，該發電機由交流摩擦電納米發電機(AC-TENG)和直流摩擦電納米發電機(DC-TENG)組成，可同時高效采集風能和實時監測風速。
本文要點：
1) 在材料優化的基礎上，AC-TENG的電荷密度比以前的TENG提高了1倍。此外，得益于彈性結構和材料優化以實現低摩擦力，AC-TENG表現出優異的耐久性，并在1200000次操作循環后獲得87%的電輸出保持率。同時，由于高電荷密度和低摩擦力，AC-TENG的能量收集效率提高了一倍。
2）DC-TENG不僅顯示了出色的實時傳感性能，而且還能提供大風預警。
這項研究展示了一種有效收集風能并實現完全自供能和實時風速監測的策略。
Lixia He, et al, A Dual-Mode Triboelectric Nanogenerator for Wind Energy Harvesting and Self-Powered Wind Speed Monitoring, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c11658
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11658
