1. Nat. Rev. Chem.：稠環電子受體的原理、設計與應用
稠環電子受體 (FREAs) 具有供體-受體-供體結構，包括供電子稠環核心、電子受體端基、π 橋和側鏈。FREAs 具有有益的特性，例如結構可調性、高性能可調性、強的可見光和近紅外光吸收以及出色的 n 型半導體特性。近年來，FREAs引發了有機太陽能電池領域的一場革命。基于 FREA 的有機太陽能電池實現了前所未有的效率，超過 20%，打破了傳統富勒烯受體的理論效率極限（~13%），并擁有接近 10 年的潛在工作壽命。在對FREAs的原始研究的基礎上，各種新的結構、機制和應用蓬勃發展。有鑒于此，北京大學Xiaowei Zhan等總結了稠環電子受體的原理、設計與應用。
本文要點：
1）作者首先介紹了 FREAs 的基本原理，包括它們的結構以及固有的電子和物理特性。
2）然后討論了通過改變電子結構或分子堆積來調節 FREAs 特性的途徑。
3）介紹了FREAs當前的應用并考慮可能從 FREAs 的發展中受益的未來領域。
4）最后，總結了 FREAs 化學的地位，反思了這個新興領域未來可能出現的挑戰和機遇。
2. Nat. Rev. Mater.：設計血管網絡的多尺度復雜性
近日，華盛頓大學Kelly R. Stevens等人在Nature Reviews Materials上對設計多尺度復雜性的血管網絡進行綜述。
復雜多細胞生物的進化需要運輸系統的共同出現，以支持各種器官、體型和體型的細胞的代謝需求。其中，脊椎動物有機體的生存依賴于通過幾乎遍及身體所有組織的血管網絡高度調節的氧氣和營養物質的輸送。這些血管網絡的失調與許多常見的人類疾病有關，如高血壓、冠狀動脈疾病、糖尿病和癌癥。因此，工程師們試圖在工程組織內創建血管網絡，用于再生治療、人類疾病建模和藥理學測試等應用。然而，由于對血管結構的不完全理解和血管制造的技術限制，工程血管網絡在歷史上一直很困難。
于此，該綜述重點介紹了通過引入可視化和構建血管系統的新工具，使血管工程取得變革性進展的材料進展。
本文討論了生物打印、類器官和微流控系統等新方法，這些方法使得能夠在細胞尺度上制造具有管腔灌注的 3D 血管拓撲結構。這些血管工程方法分為技術驅動方法和自然驅動方法。最后，作者強調了該領域剩余的知識差距、新興前沿和機遇，包括復制自然界中血管網絡的多尺度復雜性所需的步驟。
3. Chem. Rev.：用于反應發現和催化劑優化的生物大分子輔助篩選
反應發現和催化劑篩選是合成有機化學的核心。雖然使用計算/人工智能從源頭設計催化劑，但合成化學的核心是一門實驗科學。內布拉斯加大學林肯分校David B. Berkowitz等人概述了生物大分子輔助篩選方法以及由此發現的化學的后續闡述。
本文要點：
1）所討論的三種類型生物大分子——酶、抗體和核酸——都被用作“傳感器”，利用它們的天然手性提供產品手性讀數。酶傳感方法產生紫外分光光度法和可見的比色讀數。在某些情況下，抗體傳感器可在分析物結合時提供直接熒光讀數，或提供 cat-ELISA（酶聯免疫吸附測定）型讀數。DNA 生物大分子輔助篩選允許模板化以促進反應發現，將雙分子反應驅動為偽單分子形式。此外，使用 DNA 編碼文庫的能力允許對反應物進行條形碼。
2）所有三種類型的基于生物大分子的篩選都具有高靈敏度和選擇性。通過酶篩選方法發現的化學轉化是第一個 Ni(0) 介導的不對稱烯丙基胺化和新的硫氰基鈀化/碳環化轉化，其中 C-SCN 和 C-C 鍵都是按順序形成的。Cat-ELISA 篩選已經確定了新類別的炔諾酮-炔烴環加成，并且 DNA 編碼的篩選已被利用來發現有趣的氧化 Pd 介導的酰胺-炔烴/烯烴偶聯反應。
4. Nature Materials：陽離子聚合物包鹽電解液高性能固態電池
聚合物電解液能夠為發展固態高能量密度電池提供可能，但是目前仍難以得到能夠同時滿足較高的離子導電能力和較高的離子轉移數目的材料，尤其是Na, K, Mg等新型電池。有鑒于此，迪肯大學Maria Forsyth、Fangfang Chen、Xiaoen Wang等報道發現一種能夠應用于Na、K電池的聚合物離子液體（PloyIL）。
通過分子模擬計算，預測PolyIL通過聚合物-包-鹽環境中的結構擴散機制，能夠實現堿金屬離子的快速傳輸，因此能夠實現較高的金屬離子傳輸數目。隨后，通過實驗測試，驗證了計算設計的Na和K的聚合物在80 ℃能夠實現較高的Na+離子導電性（高達1.0×10-3S cm-1），同時Na+的傳輸數目將達到-0.57。
本文要點：
1）構筑Na|2:1 NaFSI/PolyIL|Na對稱電池，在電流密度為0.5 mA cm-2，過電勢為100 mV，而且在超過100 h能夠穩定的進行Na沉積/剝離。
2）這種PolyIL聚合物-包-鹽方法為發展新型固體電解質用于高性能下一代電池提供更多機會。
5. JACS：顏色可調手性無鉛半導體(R)/(S)-CHEA4Bi2BrxI10–x (x = 0–10)的光誘導長壽命手性記憶
包含手性分子的雜化有機-無機網絡因其在半導體照明應用和光通信中的潛力而引起了極大的關注。近日，慕尼黑工業大學Felix Deschler等將手性有機分子 (R)/(S)-1-環己基乙胺 (CHEA) 引入具有邊共享八面體結構的鉍基無鉛結構中，合成了手性無鉛(R)/(S)-CHEA4Bi2BrxI10–x晶體和薄膜。
本文要點：
1）作者通過單晶 X 射線衍射測量和密度泛函理論計算確定其晶體和電子能帶結構。
2）作者研究了該材料的光學性質，發現了它的圓二色性，并通過控制溴化物-碘化物的比例在300到500 nm的寬波長范圍內對其進行調控。
3）作者進一步采用瞬態吸收光譜和時間相關的單光子計數來研究電荷載流子動力學，結果表明該材料具有長達數十納秒時間尺度的光誘導手性記憶的長壽命激發。
該工作展示了顏色可調的手性無鉛半導體的手性記憶，為發現具有手性功能的高性能、無鉛自旋電子材料開辟了一條新途徑。
6. JACS: 仿生囊泡，用于基于亞型的乳腺癌診斷
乳腺癌的異質性非常大，是全世界最常被診斷出的癌癥，針對特定亞型的精準治療可能會提高乳腺癌患者的生存率。鑒于此，上海大學/南京大學李根喜、南京醫科大學殷詠梅、上海大學趙婧等研究人員通過用乳腺癌細胞膜偽裝催化DNA機制設計了一種仿生囊泡，這使得循環外泌體的分子分類能夠通過同型識別進行基于亞型的診斷。
本文要點：
1）此外，這些囊泡特異性靶向并與具有表型同源性的乳腺癌外泌體融合，并利用外泌體 RNA 作為內源性觸發物操縱DNA機制來放大電化學信號傳導。用 MCF-7 癌細胞衍生膜制備的仿生囊泡可識別雌激素受體陽性乳腺癌外泌體，并顯示出557個顆粒每mL的低檢測限，其中 microRNA-375 用作內源性生物標志物。
2）此外，用MDA-MB-231癌細胞衍生膜制備的仿生囊泡在三陰性乳腺癌外泌體的同型分析中表現出令人滿意的性能，該外泌體具有潛在的治療靶點PD-L1 mRNA，用作內源性生物標志物。最重要的是，交叉驗證實驗證實了這種同型識別驅動的乳腺癌分子亞型分析的高精度和選擇性。
3）當應用于乳腺癌患者的臨床樣本時，囊泡在評估癌細胞衍生的外泌體的分子特征方面表現出可行性和可靠性，并能夠對乳腺癌患者進行階段特異性監測，因為電化學信號與疾病進展呈正相關。因此，該工作可能為乳腺癌患者全病程的精準診斷和個體化治療提供新思路。
7. JACS: 溶酶體黏度激活 NIR-II 熒光引導的肝缺血再灌注損傷精確導航
肝缺血再灌注損傷（Hepatic ischemia–reperfusion injury, HIRI）是術后肝功能障礙和肝功能衰竭的主要原因。HIRI 病變的精確和快速導航對于早期預警和及時制定預處理計劃至關重要。現有的肝損傷檢測方法無法在術中實時提供病灶的準確位置。HIRI 與損害溶酶體降解功能的氧化應激密切相關，導致溶酶體粘度發生顯著變化。因此，溶酶體粘度是精確靶向 HIRI 的潛在生物標志物。
于此，山東師范大學唐波、李平、Tony D. James和Luling Wu等人開發了一種粘度可激活的第二近紅外窗口熒光探針 (NP-V)，用于檢測 HIRI 期間肝細胞和小鼠的溶酶體粘度。建立了HIRI期間的活性氧-丙二醛-組織蛋白酶B信號通路。
研究人員進一步對 HIRI 小鼠進行了高信噪比 NIR-II 熒光成像。劃定了肝臟病灶輪廓和邊界，從而實現了術中對病變區域的精確切除。本研究證明了NP-V作為雙功能探針在闡明HIRI發病機制和直接導航HIRI病變的臨床應用中的潛力。
8. JACS：普適性半導體氧化物CO2光化學還原反應動力學機理
光催化CO2轉化生成高價值可再生化學染料和大宗化學品能夠提供一種可持續得到化石染料和石油化學品的方法，目前人們缺少從催化反應動力學角度設計高活性催化劑，尤其是在含有多種催化物種的反應條件。有鑒于此，麻省理工學院Michael S. Strano等報道研究12種穩定、高活性、獨特的納米粒子光催化劑，考察這些光催化劑（TiO2, SnO2, SiC基底上沉積Ag, Au, Pt）在室溫和較低分壓條件的溶液相進行CO2還原的性能。
本文要點：
1）分析發現普適性的化學反應動力學機理，能夠非常準確的描述反應的C1產物產量和反應的選擇性，而不用管催化劑的種類。
2）作者認為甲醛是催化反應的首個反應產物，目前此類反應進行CO2光催化還原生成甲醛的最高選擇性達到80 %（盡管反應的CO2轉化率非常低：<0.5 μmol gCat-1 h-1, <16.8 nmol m-2 h-1）。此外，作者觀測發現特定光催化劑的電子轉移速率與整體的生成產物混合物不利于產物的氧化。作者建立了經驗性的CO2還原反應最高上限。本文研究結果有助于設計、優化和發展高性能CO2還原光催化劑。
9. JACS：酶響應型剛性棒芳烴靶向“不可成藥”的磷酸酶可在骨微環境中殺死癌細胞
骨轉移是癌癥治療所面臨的一大挑戰。有鑒于此，布蘭迪斯大學徐兵教授、弗吉尼亞大學Edward H. Egelman和德克薩斯大學Jer-Tsong Hsieh將酶響應型剛性棒芳香烴作為 “不可成藥”的磷酸酶的底物以殺死骨微環境中的癌細胞。
本文要點：
1）實驗通過磷酸化以及將硝基苯并惡二唑(NBD)與羥基聯苯羧酸酯(BP) 相結合，構建了可作為酸性和堿性磷酸酶底物的pBP-NBD (1P)。1P可有效地殺死雄激素阻斷療法抗性前列腺癌細胞(mCRPCs)和共培養的成骨模擬細胞。研究表明，1P可在瞬間內進入Saos2，并靶向細胞的內質網(ER)。
2）此外，該研究也發現與Saos2細胞共培養可促進mCRPCs對1P的攝取。低溫EM結果表明，1P (2.4 ?分辨率，pH 5.6)和1 (2.2 ?分辨率，pH 7.4)都具有納米管結構。并且，這兩種納米管的螺旋排列是相同的，可通過強π堆積相互作用而連接在一起。綜上所述，該研究不僅報道了由剛性棒芳烴組裝形成的納米管的原子結構，也進一步拓展了用于設計能夠選擇性靶向TME的EISA底物的分子范圍。
10. JACS綜述：原子轉移自由基聚合
自從原子轉移自由基聚合ATRP（atom transfer radical polymerization）現象被發現開始，ATRP被越來越多的用于設計催化劑和各種反應中，目前ATRP成為合成聚合物的催化反應中一種最重要和有用的技術。有鑒于此，卡內基梅隆大學Krzysztof Matyjaszewski等綜述報道ATRP反應和相關催化劑的發展前景，尤其是對ATRP技術的相關機理的理解、設計、合成的聚合物結果進行總結。
本文要點：
1）首先總結經典的ATRP體系，隨后對目前改善ATRP催化劑選擇性、通過外部刺激的方式控制聚合反應、使用新型光化學、雙功能催化劑等方面進行總結，并且對未來的發展前景和方向與挑戰進行總結。
11. Adv. Sci.: 電可拉伸光子有機凝膠的顏色調諧機制
與具有固定結構的納米加工剛性光子晶體相比，具有介電納米結構的軟光子有機水凝膠珠具有先進的能力，例如刺激響應變形和光子波長顏色變化。最近，從經過充分研究的機械變色方法發展而來，一種機電應力方法被用于演示軟有機光子水凝膠珠中的電致機械顏色變化。
為了更好地理解這種柔軟有機光子水凝膠系統中的電可拉伸變色功能，浦項科技大學Su Seok Choi等人全面研究了機電波長調諧機制。
本文要點：
1）通過采用可控電活性介電彈性體致動器，仔細研究了電可拉伸光子有機凝膠的變色波長調諧過程。基于電可拉伸納米球形聚苯乙烯水凝膠珠的實驗原位響應，細致分析了顏色變化機制。此外，通過模擬其六方密堆積（HCP）晶格模型，分析研究了對稱和電可拉伸有機凝膠納米結構的變化。
2）理論上研究了詳細的光子波長控制因素，例如介電材料的折射率、晶格衍射和有機凝膠晶格中的微珠距離。首次提出了具有光子阻帶調諧特性的電可拉伸機械變色光子有機凝膠的開關機制。
12. AFM: 可調形狀變形的 4D 打印多功能復合材料
多功能復合材料可以使用單一結構完成多項任務，例如形狀變形、傳感和承重。包括液晶彈性體 (LCE) 和形狀記憶聚合物 (SMP) 在內的智能材料長期以來一直被用作多功能復合材料的主要成分，因為它們的形狀和性能會隨著外部刺激而發生變化。然而，LCE可以產生快速和可逆的形狀變化，但它們很軟，需要恒溫才能保持變形的形狀；SMP 具有良好的機械性能，但很少能實現可逆驅動。此外，LCE 和 SMP 的可調形狀變形能力有限。
智能材料的多材料 3D 打印（也稱為 4D 打印）已經取得了重大進展，能夠制造具有新功能的復合材料。
鑒于此，佐治亞理工學院Hang Jerry Qi，Devin J. Roach等人利用 4D 打印來創建 LCE-SMP 復合材料，該復合材料不僅可以實現快速和可逆的形狀變化，還可以實現冷卻速率調節的可調形狀變形。后者是通過利用 LCE 和 SMP 不同的時間相關熱機械特性來實現的。此外，該復合材料在低溫下具有高剛度以支撐重載。
因此，LCE-SMP 復合材料為未來的工程應用提供了一種實現可調形狀變形的新方法。
Roach, D. J., Sun, X., Peng, X., Demoly, F., Zhou, K., Qi, H. J., 4D Printed Multifunctional Composites with Cooling-Rate Mediated Tunable Shape Morphing. Adv. Funct. Mater. 2022, 2203236.
https://doi.org/10.1002/adfm.202203236
