1. Chem. Soc. Rev.：可降解的聚合前藥的設計和治療效果
南京林業大學Farzad Seidi和泰國Vidyasirimedhi科學技術研究所Daniel Crespy對可降解的聚合前藥的設計和治療效果相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）前藥是一種能夠提高藥物的治療性能和減少其副作用的有效策略。聚合前藥是由一個或多個藥物單體聚合而成的一類高效前藥，其能夠逐漸降解以釋放治療試劑。實現聚合前藥的完全降解是保證藥物釋放系統從體內順利代謝的重要因素。聚合前藥的降解和藥物釋放速率通常由連接聚合物結構中的單體藥物單元的共價鍵類型控制。因此，研究者也以聚酯、聚酸酐、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酮、聚金屬藥物、聚磷腈和聚亞胺為基礎而開發出了多種類型的聚合前藥。此外，刺激響應基團的存在，如氧化還原響應連接子(二硫化物、硼酸酯、金屬絡合物和草酸鹽)、pH響應連接子(酯、亞胺、腙、縮醛、正酯、P-O和P-N)、光響應連接子(金屬絡合物、鄰硝基苯基團)和酶響應連接子(酯、多肽)也使得聚合前藥在腫瘤中發生聚合物主鏈的選擇性降解。
2）作者在文中對于可降解的聚合前藥的設計和療效研究進行了系統綜述。作者認為，將聚合前藥與基因遞送片段和靶向部分進行結合能夠為開發具有高效協同性能的新型治療策略提供重要的幫助。
Farzad Seidi. et al. Degradable polyprodrugs: design and therapeutic efficiency. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d2cs00099g
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00099g
2. Nature Commun.：扭曲雙層石墨烯的拓撲態、相干絕緣態成像
van der Waals異質結材料的平帶結構為調節量子化學電子相提供機會，其中一個非常著名的例子時單層-雙層石墨烯中觀測發現電子相關性質。有鑒于此，中國科學院大學毛金海、姜宇航等報道通過掃描隧道顯微鏡、絕緣態扭曲單層-雙層石墨烯的相干光譜表征，發現電子晶體相。
本文要點：
1）當電子的填充為整數填充狀態，發現在moiré晶胞中觀測發現強庫倫相互作用導致平帶電子重新分布，因此導致在Fermi能級附近產生態密度為零的絕緣態。此外，這種方法能夠直接的對電子晶體和扭曲雙層石墨烯的奇異拓撲狀態之間相互作用產生的環形拓撲態的規則晶格進行直接成像。
2）這項研究在扭曲的van der Waals結構材料與強電子相互作用相互作用形成的拓撲物理現象。
Li, Sy., Wang, Z., Xue, Y. et al. Imaging topological and correlated insulating states in twisted monolayer-bilayer graphene. Nat Commun 13, 4225 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31851-x
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31851-x
3. Nature Commun.：具有復合聚合物納米纖維超連接網絡的超強多功能氣凝膠
三維（3D）微纖維網絡是各種天然組織和合成氣凝膠的重要結構設計。盡管人們已經進行了大量研究，但合成具有高機械性能的3D微纖維網絡仍然具有挑戰性。近日，香港大學徐立之教授，Yuan Lin報道了一種超強聚合物氣凝膠，涉及芳綸納米纖維復合材料的自組裝3D網絡。
本文要點：
1）納米組分之間的相互作用導致組裝的網絡具有高節點連通性和纖維之間的強交聯性。
2）3D網絡的理論模擬表明，即使在固含量不變的情況下，纖維節理上的這些特征也可能導致宏觀力學性能提高數量級。
3）聚合物氣凝膠具有高的比拉伸模數和斷裂能，分別為625.3 MPa cm-3 g-1和4700 J m-2，這對不同的結構應用是有利的。此外，簡單的加工技術實現了制造各種功能設備，如可穿戴電子設備、熱隱形和濾膜。
這些堅固的微纖維氣凝膠提供的機械洞察力和可制造性有望為材料設計和技術創新創造更多機會。
He, H., Wei, X., Yang, B. et al. Ultrastrong and multifunctional aerogels with hyperconnective network of composite polymeric nanofibers. Nat Commun 13, 4242 (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-31957-2
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31957-2
4. JACS：利用納米限制空間中的自剝離行為提高氧化石墨烯膜的滲透能轉換
在亞納米尺度的納米通道中引入異質插層是優化二維納米材料膜離子傳輸以提高滲透能量獲取(OEH)的一種理想策略。不同的插層劑以前已經被用來在OEH中實現這一目標，但是具有性能一般，操作復雜，物理化學不確定性增加等不足。近日，迪肯大學Weiwei Lei，Dan Liu報道了一種簡單的方法來發展一種在納米通道中充滿分離的OFs的GOMs，用于高性能OEH。
本文要點：
1）OFs在納米限制空間內的自剝離行為是由堿性溶液處理所驅動的，使GOM具有擴展的納米通道和帶負電荷的插層劑。
2）通過這種方法，得到的膜可以克服滲透性和選擇性之間的權衡，與原始的GOM相比，顯示出更高的能量輸出。這種增強可以歸因于納米通道的擴大和分離的OF在納米限制空間中與GO納米片形成重疊的雙電層(EDL)的局部電荷密度的增加，共同增加了陽離子的選擇性和增強了陽離子的滲透性。
3）此外，所獲得的膜基系統在168 h的運行和人工海水條件下都可以保持約5.5 W m?2的高功率密度。總體而言，通過簡單的堿性溶液處理的GOM可以應用于高效滲透能量轉換應用。
Yijun Qian, et al, Boosting Osmotic Energy Conversion of Graphene Oxide Membranes via Self-Exfoliation Behavior in Nano-Confinement Spaces, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04663
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04663
5. JACS：四面體金納米晶尺寸可控組裝的結構多樣性
幾個世紀以來，多面體填料一直令人著迷，并不斷激勵著現代科學家。盡管人們已經進行了大量的計算機模擬和一些實驗研究，但對合成四面體的相行為的了解仍然很零碎，這主要是因為缺乏尺寸可調的四面體構建塊和多功能的表面化學。近日，印第安納大學Xingchen Ye合成了邊長可調的單分散金納米四面體，并研究了它們自組織成不同的超晶格。
本文要點：
1）研究人員總共獲得了11種不同的超結構，其中10種是首次用膠體納米四面體在實驗上實現的。通過改變聚合物配體長度與四面體邊長的比例，獲得了六種具有不同壁對稱性的2D超結構。
2）此外，研究人員通過在貧化劑存在下分別組裝PS接枝四面體、MUA封端四面體和CTAC封端四面體，獲得了近純相的單斜、立方金剛石和六方金剛石3D超結構。最后，通過在疏水基底上干燥水溶液，合成了二十面體和六角片狀的離散多孿晶超顆粒。
3）所揭示的納米四面體組裝體的顯著豐富性和復雜性可能會刺激未來對具有可調相互作用的各向異性納米晶體的相行為的計算和實驗研究。此外，研究人員預計尺寸可調的單分散金納米四面體的出現將為等離子體激元、光學超材料、表面增強光譜和光介導的能量轉換等研究開辟許多新的可能性。
Yi Wang, et al, Structural Diversity in Dimension-Controlled Assemblies of Tetrahedral Gold Nanocrystals, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c03196
https://doi.org/10.1021/jacs.2c03196
6. Chem綜述：軸手性阻轉異構
超越C-C軸的阻轉異構（Atropisomer）分子是非常重要的軸手性化合物，因此近些年受到人們的廣泛關注。相比于傳統的雙芳基C-C軸手性分子，通過C-N，C-O，C-B，N-N構建的軸手性分子化合物具有更大的困難和挑戰，這是因為這些軸手性分子的旋轉能壘比較低。但是，這種雜X-Y化學鍵具有較小的鍵長和電子排斥作用，導致擁擠的X-Y化學鍵，因此導致形成穩定的軸手性骨架結構。在過去的二十年，人們見證了這個軸手性分子領域的快速發展，而且一系列相關報道能夠高效率的生成這些具有難度的骨架結構。有鑒于此，新加坡國立大學盧一新(Yixin Lu)等綜述報道X-Y雜原子軸手性分子的相關進展。
本文要點：
1）這種含有X-Y手性軸結構的化合物具有較高的應用價值，并且這些分子可能用于構建不對稱催化反應的新型配體或者新型催化劑，或者可能用于探索生物活性。這些超越C-C軸的阻轉異構分子可能在最近得到進一步發展，在有機化學領域起到重要作用。
Guang-Jian Mei, Wai Lean Koay, Chun-Yan Guan, Yixin Lu, Atropisomers beyond the C–C axial chirality: Advances in catalytic asymmetric synthesis, Chem 2022
DOI: 10.1016/j.chempr.2022.04.011
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929422002091
7. Angew: 鈣鈦礦發光二極管中添加劑篩選的深度學習
有機分子的增材工程對于實現高性能鈣鈦礦光電器件至關重要。然而，通過實驗尋找合適的添加劑既昂貴又耗時，而傳統的機器學習 (ML) 由于在這個相對較新的領域中可用的實驗數據有限，因此難以準確預測。南京工業大學黃維院士（西北工業大學）, 王建浦以及Lin Zhu等人展示了一種深度學習方法，該方法可以通過使用132個分子的小型數據集以高達 96% 的高精度預測鈣鈦礦發光二極管 (PeLED) 中添加劑的有效性。
本文要點：
1）該模型可以最大限度地利用分子的信息，并顯著緩解以前的ML模型進行分子篩選時經常出現的重復問題。
2） 通過使用預測的添加劑，可以實現非常高效率的PeLED，其峰值外量子效率高達22.7%。該工作為進一步提高鈣鈦礦光電器件的性能開辟了一條新途徑。
Zhang, L., et al, Deep Learning for Additive Screening in Perovskite Light-Emitting Diodes. Angew. Chem. Int. Ed..
DOI：10.1002/anie.202209337
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202209337
8. Angew：競爭吸附: SnO2降低Ru單原子位上吸附羥基的中毒效應以實現高效析氫
釕（Ru）理論上被認為是一種可行的堿性析氫反應（HER）電催化劑，它具有快速的水分解動力學。然而，其對吸附的羥基（OHad）的強親和力阻礙了活性位點，導致在實際的HER過程中的催化性能仍無法令人滿意。近日，德累斯頓工業大學馮新亮教授，南京師范大學Hanjun Sun合成了一種SnO2納米顆粒摻雜的碳載Ru單原子（Ru SAs-SnO2/C），并作為一種新的電催化劑來調節Ru和OHad之間的強相互作用。
本文要點：
1）研究人員首次嘗試引入SnO2(一種親氧物種，具有良好的OHad吸附能力)通過Ru和SnO2之間的競爭吸附來減輕OHad在Ru位點上的中毒。由于OHad優先吸附在SnO2上，有效地促進了OHad轉移過程(OHad + e- ? OH-，Vomer反應的關鍵步驟)和Ru活性位點的再生。
2）制備的Ru SAs-SnO2/C催化劑在10 mA cm-2 下表現出低過電位（10 mV），25 mV dec-1的低Tafel斜率，和在1.0 M KOH電解質中在100 mV下5.44 H2 s-1的超高周轉頻率（TOF）值，這遠低于商業Pt/C催化劑的性能(10 mA cm-2下21 mV的過電位，32 mV dec-1的Tafel斜率，0.74 H2 s-1)。此外，Ru SAs-SnO2/C在25 mV下的質量活性比Pt/C催化劑高約8.2倍，突出了更高的貴金屬利用率。優于最近報道的其他Pt基和Ru基電催化劑。
3）結合密度泛函理論（DFT ）,研究人員闡明了SnO2的引入降低了Ru位點上的OHad中毒效應，這克服了Volmer步驟中的效率損失。
Jiachen Zhang, et al, Competitive Adsorption: Reducing the Poisoning Effect of Adsorbed Hydroxyl on Ru Single-Atom Site with SnO2 for Efficient Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202209486
https://doi.org/10.1002/anie.202209486
9. Angew：具有豐富表面活性位點的有序介孔鈣鈦礦氧化物的模塊化共組裝策略
有序的介孔鈣鈦礦氧化物具有良好的介觀結構和多種金屬位置，但其成功合成面臨著復雜的組裝動力學和晶體焙燒過程中的孔洞塌陷的挑戰。近日，吉林大學喬振安教授設計了一種有效的模塊化共組裝方法，成功地制備了多組分和有結構的介孔鈣鈦礦氧化物。值得注意的是，研究人員提出了能量平衡的概念，從前驅體無機和有機模塊相互作用能的角度研究了鈣鈦礦氧化物有序介孔結構形成的決定因素。
本文要點：
1）在合成過程中，預配位的多金屬絡合物作為無機模塊，溶劑和模板劑作為有機模塊，它們通過氫鍵很好地組裝成固體有序的介觀結構雜化復合材料。無機模塊的預配位和樹脂的共聚作為關鍵步驟，避免了晶相分離，為高溫焙燒時保持良好的介孔結構提供了保證。
2）合成的介孔鈣鈦礦氧化物具有晶體結構、高比表面積和發達的中孔結構。由于介孔La2Zr2O7具有開放的介孔結構、晶壁上活性的Zr中心和適當的酸堿性質，DFT計算和實驗研究表明，La2Zr2O7表現出優異的CTH性能，這是由于襯底分子的良好吸附和活化以及較低的能壘所致。
本研究提出了制備有序介孔鈣鈦礦氧化物的能量平衡機制和有效的合成策略，為有序介孔多組分材料的開發提供了廣闊的前景。
Yuenan Zheng, et al, A Modular Co-assembly Strategy for Ordered Mesoporous Perovskite Oxides with Abundant Surface Active Sites, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202209038
https://doi.org/10.1002/anie.202209038
10. AM：“藥中藥”—偶氮杯芳烴與羥氯喹組成的主-客體制劑用于協同抗炎
大環藥物的遞送和治療是超分子生物醫學所面臨的兩個重要難題。將這兩種功能進行整合有望為實現對疾病的協同治療提供新的途徑。然而，由于缺乏對大環宿主的功能化設計策略以及宿主和客體藥物之間的有效識別不足，因此目前這兩種功能往往是相互獨立的。南開大學郭東升教授提出了一種“藥中藥”策略，即利用具有治療活性的大環包裹活性藥物，以形成多功能超分子活性藥物成分。
本文要點：
1）作為概念證明，實驗構建了羥氯喹(HCQ)與磺化偶氮杯[4]芳烴(HCQ@SAC4A)組成的復合物，并將其作為一種聯合治療類風濕關節炎(RA)的藥物。SAC4A是一種具有清除活性氧和抗炎作用的治療試劑，并且也是一種對乏氧響應的載體，可將HCQ直接遞送到炎癥關節腔。
2）研究發現，HCQ@SAC4A能夠對炎癥RAW 264.7細胞和RA大鼠表現出協同抗炎作用，而這一效應也歸因于該復合物中兩種活性成分在時間和空間上的一致性。綜上所述，該研究充分證明了“藥中藥”策略能夠作為一種新型的聯合治療范式，其主要特點是易于制備、混合搭配以及能夠實現精確的比例控制。
Shihui Li. et al. Drug in Drug: A Host–Guest Formulation of Azocalixarene with Hydroxychloroquine for Synergistic Anti-Inflammation. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203765
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203765
11. AM綜述：OER反應中的氧原子氧化還原
產氧反應過程中的電子轉移過程通常通過金屬的氧化還原過程（吸附質的轉變（AEM），對應于金屬的能帶在Fermi能級附近）或者氧的氧化還原過程（晶格氧的氧化機理（LOM））。其中，LOM是通過氧的氧化還原過程，其中能夠直接生成O-O化學鍵，而不是像AEM機理通過金屬的氧化還原。因此，LOM過程能夠避免AEM產氧反應需要生成O-O的決速步驟，說明LOM反應與AEM相比具有非常關鍵的優勢，因此相關報道發現基于LOM的OER催化反應比AEM催化反應性能更高。有鑒于此，新加坡國立大學薛軍民、Wee Siang Vincent Lee、新加坡科技研究局(A*STAR) Shibo Xi等綜述報道LOM機理過程中的氧氧化還原過程中應用和可能用于研究氧的氧化還原物種的表征技術。
本文要點：
1）對目前相關報道的LOM電催化劑的氧產生氧化還原的機理進行總結，揭示了LOM催化反應過程中過渡金屬氧化物的表面重構情況，最后對LOM電催化劑的發展前景進行展望。
Xiaopeng Wang, et al, Understanding of Oxygen Redox in Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/adma.202107956
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202107956
12. AFM：可用于呼吸監測的新型水凝膠
實時監測人體生理指標對于保持一個良好的健康狀態十分重要。呼吸是人類生命體征中最為關鍵的指標之一。嚴重的呼吸問題可能誘發一系列的疾病，如阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征（OSAS），阿爾茲海默癥和心血管疾病（CVD）。因此，有效監測呼吸道的狀態對于監測人體健康狀況，預防疾病，挽救人類生命至關重要。目前用于呼吸檢測的設備主要還是在醫院當中，監測儀器笨重且龐大，不能滿足可穿戴，便攜式的要求。近日，華南農業大學的Tao Liu，劉珍珍團隊開發了一種全新的電阻電容雙模態集成水凝膠傳感器，可用于呼吸的長期，高效，實時檢測。
本文要點：
1）該工作制備了一種纖維素基的水凝膠傳感器，纖維素具有良好的生物相容性，多羥基官能團，可開發多種功能。為提高纖維素水凝膠的韌性，采用單寧酸-甘油-氯化鈉溶液進行物理和化學的雙網絡交聯強化，構成的纖維素基水凝膠具有優異的韌性和電學性能。
2）該水凝膠的工作原理主要是通過夾在兩個水凝膠層之間的介電層，構成類似于平行板電容器的模式，可對機械刺激做出響應，此外，基于離子電阻模式的壓阻機理可感知溫度變化。因此，該傳感器可用于監測鼻息氣流的溫度變化以及來自胸部/腹部和脈搏的機械振動。
Jing Liu，et al，Multimodal Hydrogel-Based Respiratory Monitoring System for Diagnosing Obstructive Sleep Apnea Syndrome，Advanced Functional Materials，2022.
DOI：10.1002/adfm.202204686
https://doi.org/10.1002/adfm.202204686
