1. Joule: 通過配體工程TiO2沉積實(shí)現(xiàn)24.8%效率的鈣鈦礦電池
平面鈣鈦礦太陽能電池（PSC）作為一種有前途的光伏技術(shù)已被廣泛研究，其中電子提取和轉(zhuǎn)移在功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）中起著至關(guān)重要的作用。華北電力大學(xué)李美成等人提出了一種基于配體（例如酒石酸）的配位能力來調(diào)節(jié) TiO2薄膜和界面結(jié)構(gòu)的配體工程沉積策略。
本文要點(diǎn)：
1）該策略可以通過組裝配體的空間位阻有效抑制TiO2薄膜的顆粒聚集。此外，由于酒石酸與鈦和鉛原子結(jié)合形成的光滑形貌和交聯(lián)結(jié)構(gòu)，TiO2和鈣鈦礦之間的界面接觸阻抗降低和電子提取增強(qiáng)。
2）因此，成功獲得了24.8%的高PCE，填充因子超過0.83，這是迄今為止報道的基于TiO2的平面PSC中最高的PCE。此外，未封裝的PSC在暴露于環(huán)境空氣2,000小時后可以保持約95%的初始效率。
2. JACS：工程化納米熒光素酶及其在體內(nèi)免疫生物發(fā)光成像中的應(yīng)用
NanoLuc熒光素酶(NLuc)及其底物(FRZ)極大地改變了生物發(fā)光(BL)的成像模式。然而，NLuc?FRZ熒光素酶?熒光素組合在用于哺乳動物的組織成像時仍會受到藍(lán)光發(fā)射的低組織穿透性的影響。有鑒于此，弗吉尼亞大學(xué)艾輝旺教授開發(fā)了一種NLuc突變體QLuc，它能夠催化氧化QTZ熒光素，進(jìn)而在~585 nm處產(chǎn)生明亮的紅移發(fā)射峰。
本文要點(diǎn)：
1）與其他小的單域NLuc突變體相比，這種琥珀色發(fā)光的熒光素酶能夠在活體小鼠的深層組織靶標(biāo)成像方面表現(xiàn)出更好的性能。利用這種新型的生物發(fā)光探針，實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步開發(fā)了體內(nèi)免疫生物發(fā)光成像(immunoBLI)策略，該策略可使用單鏈可變抗體片段(scFv)和QLuc的融合蛋白以在異種移植小鼠模型中對腫瘤相關(guān)抗原進(jìn)行分子成像。
2）作為具有最遠(yuǎn)紅移的NLuc變體之一，QLuc有望在非侵入性哺乳動物成像領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。此外，immunoBLI策略也能夠作為免疫熒光成像和免疫正電子發(fā)射斷層掃描(immunoPET)的補(bǔ)充，從而為基礎(chǔ)和臨床前研究提供一種方便和非放射性的分子成像工具。
3. JACS：穩(wěn)定、明亮和長熒光壽命染料用于深度近紅外生物成像
近紅外(NIR)熒光團(tuán)的吸收區(qū)域主要位于800 nm以上的波段，即深度近紅外光譜區(qū)域，因此其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也具有廣闊的應(yīng)用前景。理想的染料通常需要具有明亮的熒光、無毒、光穩(wěn)定、較高生物相容性和易于引入功能(如生物共軛或水溶性)等特性。然而，如何合理設(shè)計這種熒光團(tuán)仍然是一個重大的挑戰(zhàn)。目前，硅取代羅丹明已被成功應(yīng)用于紅光譜區(qū)生物成像，但尚未有能夠在深度近紅外光譜區(qū)應(yīng)用的硅取代同系物報道。有鑒于此，華東理工大學(xué)楊有軍教授采用高效的五步級聯(lián)策略成功制備了克級重量水平的四硅取代雙苯環(huán)化羅丹明染料(ESi5a?ESi5d)。
本文要點(diǎn)：
1）由于其HOMO?LUMO軌道的廣泛重疊，因此ESi5a?ESi5d具有很高的吸收性(λabs≈865 nm，ε>105 cm?1 M?1)。研究發(fā)現(xiàn)，限制旋轉(zhuǎn)自由和振動自由可以得到具有高度剛性的ESi5熒光支架，進(jìn)而導(dǎo)致其具有非常長的熒光壽命(在CH2Cl2中τ>700 ps)和較高的熒光量子產(chǎn)率(在CH2Cl2中φ=0.14)。
2）研究表明，ESi5a?ESi5d的光漂白半衰期比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(血清中的ICG)長2個數(shù)量級。此外，ESi5a?ESi5d在有生物相關(guān)濃度的親核試劑或有活性氧存在時仍能保持穩(wěn)定，且毒性小，易于代謝。尾靜脈注射ESi5a(裸鼠模型)后，該染料能夠在裸鼠的血管中實(shí)現(xiàn)具有較高的信噪比的熒光成像。綜上所述，ESi5染料在深度近紅外光譜區(qū)生物成像方面具有重要的應(yīng)用潛力。
4. JACS：揭示用于選擇性氧還原為過氧化氫的高活性Co?N4配位基序
電催化氧還原反應(yīng)（ORR）合成過氧化氫（H2O2）是獲得化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)物的一條環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的途徑。Co-N4單原子催化劑在2e?和4 e?ORR反應(yīng)中均表現(xiàn)出較高的活性，可分別生成H2O2和H2O主要產(chǎn)物。然而，人們對于Co?N4與該系列催化劑上的ORR反應(yīng)機(jī)理之間的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，目前還缺乏基本的認(rèn)識。近日，暨南大學(xué)朱明山教授，慕尼黑大學(xué)Emiliano Cortés，中南大學(xué)Min Liu致力于在一系列制備的Co-N SACs中識別用于2e? ORR的高活性Co-N4配位結(jié)構(gòu)，以開發(fā)在酸性介質(zhì)中制取H2O2的高性能催化劑。
本文要點(diǎn)：
1）理論上，在一系列Co-N基序中篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)吡咯型Co-N4具有最佳的HOO*吸附強(qiáng)度和最高的2e? ORR活性。
2）實(shí)驗(yàn)中，采用熱解策略制備了三種Co?N SACs（Co?N SACDp、Co?N SACPc和Co?N SACMm）。分別以4-二甲氨基吡啶和2-甲基咪唑的氮前驅(qū)體合成Co?N SACDp和Co?N SACPc，而Co?N SACMm的合成過程中涉及鈷酞菁(CoPc)的熱解。
3）催化劑表征和性能評價結(jié)果表明，Co?N SACDp（吡咯型Co-N4）主導(dǎo)了2e? ORR途徑，而具有吡啶型Co-N4的Co-N SACMm則主導(dǎo)4e- ORR。令人印象深刻的是，Co-N SACDp在0.1 M HClO4中表現(xiàn)出14.4 A gcat-1（0.5V vs RHE）的顯著質(zhì)量活性和94%的H2O2選擇性。此外，Co-N SACDp具有26.7 mg cm-2 h-1的顯著H2O2生成速率，并且在流動池中持續(xù)90 h的H2O2產(chǎn)量高達(dá)2032 mg，導(dǎo)致例如卡馬西平（CBZ）的實(shí)際電芬頓降解。
這項(xiàng)工作為基于SAC催化劑的ORR機(jī)理和開發(fā)用于H2O2生產(chǎn)的高效催化劑提供了重要的見解。
5. JACS：用瞬態(tài)紅外光譜研究VOx/CeO2氧化催化劑中的活性釩位點(diǎn)和吸附動力學(xué)
丙烷在負(fù)載型釩催化劑上氧化脫氫(ODH)是制備丙烯(丙烯)的一條極具工業(yè)應(yīng)用潛力的途徑，已被廣泛研究了幾十年。盡管已經(jīng)報道了大量的機(jī)理研究，但關(guān)于反應(yīng)的活性釩基位點(diǎn)尚未闡明。近日，達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)Christian Hess通過應(yīng)用operando 拉曼和UV-vis光譜支持的(同位素)調(diào)制激發(fā)IR光譜，揭示了CeO2負(fù)載的釩氧化物（VOx/CeO2）催化劑上ODH反應(yīng)機(jī)理，包括核依賴性的釩氧化物和表面動力學(xué)。
本文要點(diǎn)：
1）基于負(fù)載依賴性分析，研究人員確定了產(chǎn)生丙烯的兩種不同機(jī)理，其特征在于異丙基和丙烯酸酯類中間體。此外，調(diào)制激發(fā)IR光譜方法還可以確定釩、羥基和吸附動力學(xué)的時間演化，突出了表面釩物種和氧化鈰載體之間的密切相互作用。
結(jié)果突出了瞬態(tài)紅外光譜在提供氧化催化反應(yīng)機(jī)理和一般表面催化過程動力學(xué)的詳細(xì)理解方面的潛力。
6. JACS綜述：原子轉(zhuǎn)移自由基聚合
自從原子轉(zhuǎn)移自由基聚合ATRP（atom transfer radical polymerization）現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)開始，ATRP被越來越多的用于設(shè)計催化劑和各種反應(yīng)中，目前ATRP成為合成聚合物的催化反應(yīng)中一種最重要和有用的技術(shù)。有鑒于此，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Krzysztof Matyjaszewski等綜述報道ATRP反應(yīng)和相關(guān)催化劑的發(fā)展前景，尤其是對ATRP技術(shù)的相關(guān)機(jī)理的理解、設(shè)計、合成的聚合物結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。
本文要點(diǎn)：
1）首先總結(jié)經(jīng)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(yīng)、使用新型光化學(xué)、雙功能催化劑等方面進(jìn)行總結(jié)，并且對未來的發(fā)展前景和方向與挑戰(zhàn)進(jìn)行總結(jié)。
7. Angew：納米相分離導(dǎo)致固態(tài)電池的界面鋰不均勻傳輸
含有大量Li的層狀氧化物電極（LLO）材料具有非常高的容量，因此可能顯著改善全固態(tài)鋰電池（ASSLB）的性能，但是由于起始的活化非常困難，導(dǎo)致ASSLB電池的LLO材料通常實(shí)際情況表現(xiàn)非常低的容量。有鑒于此，中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊、馬君、天津理工大學(xué)李超等報道首次通過掃描透射顯微鏡和原位差分相襯成像（differential phase contrast imaging）表征技術(shù)，研究Li1.2Ni0.13Co0.13-Mn0.54O2的起始活化機(jī)理。
本文要點(diǎn)：
1）原位表征觀測發(fā)現(xiàn)，由于納米Li2MnO3和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O3同時存在，導(dǎo)致LLO晶粒和LLO/Li6PS5Cl界面發(fā)生不均勻的Li離子傳輸，因此首次充電活化Li2MnO3的過程產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮。
2）Li2MnO3在首次充電過程中嚴(yán)重收縮導(dǎo)致LLO產(chǎn)生納米尺度的晶相分離，抑制Li離子傳輸，導(dǎo)致Li2MnO3/Li6PS5Cl界面產(chǎn)生較高的阻抗，本文研究有助于設(shè)計高性能基于LLO的ASSLB電池。
8. Angew：弱溶劑化動力溶劑優(yōu)化低溫鋰沉積
對于鋰(Li)金屬電池（LMBs）來說，工作溫度的降低會通過更無序的Li沉積帶來嚴(yán)重的安全問題。近日，南開大學(xué)陶占良教授開發(fā)了一種用于LMBs的新型二甲氧基甲烷(DMM)基電解質(zhì)。
本文要點(diǎn)：
1）密度泛函理論(DFT)計算結(jié)果顯示，DMM溶劑分子具有弱溶劑化能力。光譜分析和經(jīng)典分子動力學(xué)(MD)模擬的結(jié)果表明，DMM電解質(zhì)中存在更多的接觸離子對(CIPs)和聚集體(AGGs )，表明鋰離子和陰離子之間有更多的配位。
2）得益于富陰離子的溶劑化結(jié)構(gòu)，DMM電解質(zhì)表現(xiàn)出較低的去溶劑化能，更傾向于在Li負(fù)極上形成富無機(jī)物的固體電解質(zhì)界面。
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，DMM電解液中可以觀察到更均勻的沉積形態(tài)，相應(yīng)地，Li||Cu電池從室溫到-40 °C表現(xiàn)出高度可逆的Li沉積/剝離行為。此外，硫化聚丙烯腈(SPAN)全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫性能(-40 °C)，120次循環(huán)后容量保持率為63.8%。
9. Angew：民用紅外低功率激光激發(fā)靶向線粒體的雙核釕配合物用于光動力-光熱聯(lián)合治療
云南大學(xué)高峰教授設(shè)計了一系列在800~900 nm范圍內(nèi)具有極高TPA截面的雙核Ru(II)配合物。
本文要點(diǎn)：
1）研究表明，含叔丁基的兩親性配合物Ru3在產(chǎn)生單線態(tài)氧和光熱轉(zhuǎn)化方面具有平衡的性能，是一種理想的候選藥物。此外，Ru3也能夠在不穿透細(xì)胞核的情況下靶向線粒體，進(jìn)而極大地提高其自身的光動力治療活性和降低其暗毒性。
2）在低功率的808 nm激光的照射下，Ru3可通過光動力-光熱聯(lián)合治療（PDT-PTT）以在體內(nèi)外成功地抑制黑色素瘤的生長，有效克服黑色素瘤對于PDTD 耐藥性。綜上所述，具有優(yōu)異的腫瘤治療效果的Ru3在臨床轉(zhuǎn)化方面有著廣闊的應(yīng)用前景，有望成為新一代低功率NIR驅(qū)動的PDT/PTT雙模態(tài)藥物。
10. Nano Letters：MSC衍生的外泌體-水凝膠混合微針陣列貼片用于脊髓修復(fù)
來自間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)源性外泌體已被證明在脊髓損傷(SCI)治療中方面具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)的二維(2D)培養(yǎng)模式往往會不可避免地導(dǎo)致間充質(zhì)干細(xì)胞的干細(xì)胞特性喪失，從而極大地影響間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體(2D-exo)的治療性能。三維培養(yǎng)產(chǎn)生的外泌體(3D-Exo)具有更高的治療效率，因此其在脊髓治療中也有著更為廣泛的應(yīng)用。此外，傳統(tǒng)的外泌體治療通常依賴于局部的反復(fù)注射，而這也會導(dǎo)致二次損傷和效率低下，因此迫切需要開發(fā)一種更加可靠、方便和有效的外泌體遞送方法，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的原位外泌體釋放。山東第一醫(yī)科大學(xué)辛濤教授和山東大學(xué)劉宏教授開發(fā)了一種可控的3D外泌體水凝膠混合微針陣列貼片以實(shí)現(xiàn)SCI原位修復(fù)。
本文要點(diǎn)：
1）研究表明，3D培養(yǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞可以保持其自身的干細(xì)胞特性，因此，3D-Exo可以有效地減少SCI誘導(dǎo)的炎癥和膠質(zhì)細(xì)胞瘢痕。
2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該研究構(gòu)建的3D外泌體水凝膠混合微針陣列貼片能夠作為一種具有廣闊前景的脊髓損傷治療策略。
11. Nano Letters：硅基納米閃爍體治療結(jié)腸癌術(shù)后放療中過氧亞硝酸鹽增強(qiáng)的亞硝化應(yīng)激
開發(fā)一種活性氮物種增強(qiáng)的氮化應(yīng)激誘導(dǎo)系統(tǒng)以用于癌癥治療是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的課題。哈爾濱工程大學(xué)楊飄萍教授、蓋世麗教授和丁鶴副教授開發(fā)了一種硅基納米閃爍體，并將其用于在低劑量x射線的激發(fā)下促進(jìn)具有高細(xì)胞毒性的過亞硝酸鹽(ONOO?)的原位形成。
本文要點(diǎn)：
1）研究者對于圍繞細(xì)胞內(nèi)蛋白酪氨酸硝化的ONOO?通路引發(fā)的細(xì)胞亞硝化應(yīng)激進(jìn)行了探索。研究表明，高能x射線可直接沉積在硅基納米閃爍體上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)開源節(jié)流增強(qiáng)的DNA損傷。
2）此外，產(chǎn)生的ONOO?與釋放的一氧化氮不僅可以作為“氧氣供應(yīng)商”以對抗腫瘤乏氧，還可以誘導(dǎo)線粒體損傷，啟動caspas介導(dǎo)的凋亡，進(jìn)一步提高放療的效果。綜上所述，該研究開發(fā)的具有特定增強(qiáng)氮化應(yīng)激的納米閃爍體在結(jié)腸癌術(shù)后放療方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
12. AFM: 用于骨組織工程的遠(yuǎn)程驅(qū)動磁性納米地毯
使用遠(yuǎn)程可控納米材料的非侵入性方法已證明其在再生醫(yī)學(xué)和組織修復(fù)中提高治療效果的潛在能力。盡管磁性納米顆粒（MNP）已被用于多種醫(yī)療保健應(yīng)用，其遠(yuǎn)程控制性能可以顯示出顯著的進(jìn)步，但增強(qiáng)的表面官能團(tuán)和電性能將擴(kuò)展其能力。為了解決這一問題，伯明翰大學(xué)Alicia J. El Haj、Afeesh Rajan Unnithan等人開發(fā)了摻入基于氧化石墨烯（GO）的納米復(fù)合材料（GOMNP），并用TREK1和Piezo1抗體對其進(jìn)行功能化，以特異性靶向各自的機(jī)械敏感離子通道。
磁性離子通道激活（MICA）技術(shù)用于遠(yuǎn)程激活標(biāo)記有這些功能化GOMNP的MG63成骨樣細(xì)胞。機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的遠(yuǎn)程激活顯示成骨基因表達(dá)顯著上調(diào)，以及增強(qiáng)的堿性磷酸鹽活性和鈣礦化以及增強(qiáng)的骨形成。GOMNP 復(fù)合材料的開發(fā)對未來的臨床轉(zhuǎn)化具有廣泛的適用性。
