1. Nature Materials：固體陶瓷顆粒調(diào)節(jié)聚合物電解質(zhì)導(dǎo)電性
目前人們通過研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)電池能夠有效的避免易燃性，而且能夠使用Li金屬作為陽極，因此人們普遍認(rèn)為固態(tài)電池是實(shí)現(xiàn)安全性更高、能量密度更大的電池技術(shù)。通過聚合物-陶瓷復(fù)合物作為電解質(zhì)可能為固態(tài)電池提供機(jī)會(huì)，這是因?yàn)榫酆衔?陶瓷復(fù)合固體電解質(zhì)能夠?qū)⒕酆衔镫娊赓|(zhì)的機(jī)械力學(xué)優(yōu)點(diǎn)和陶瓷電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和高導(dǎo)電性優(yōu)勢(shì)結(jié)合。
有鑒于此，阿爾卑斯-格勒諾布爾大學(xué)Renaud Bouchet等報(bào)道研究各種不同的液體電解質(zhì)作為聚合物電解質(zhì)的模型，評(píng)價(jià)添加各種不同的多孔致密陶瓷電解質(zhì)對(duì)導(dǎo)電性的影響。研究結(jié)果與等效介質(zhì)理論（effective medium theory）很好的吻合，因此能夠預(yù)測(cè)復(fù)合電解質(zhì)的導(dǎo)電性。作者認(rèn)為這種高導(dǎo)電性的多孔粒子在體系中起到絕緣作用，致密粒子作為導(dǎo)電作用，通過這項(xiàng)研究得以更加深入的理解復(fù)合電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理。
本文要點(diǎn)：
1）當(dāng)液體/聚合物介質(zhì)種的陶瓷顆粒濃度低于滲流閾值，通過基于有效介質(zhì)理論的模型能夠很好的對(duì)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。向粘彈性的電解液中引入多孔顆粒，不論電解液和鹽的濃度為多少，都能夠系統(tǒng)性的降低導(dǎo)電性。這種現(xiàn)象是一種微結(jié)構(gòu)效應(yīng)，導(dǎo)電性降低的唯一原因是其多孔結(jié)構(gòu)。陶瓷晶粒-晶粒之間的接觸點(diǎn)是電流的堵塞點(diǎn)（接觸點(diǎn)的導(dǎo)電性比體相導(dǎo)電性低兩個(gè)數(shù)量級(jí)），因此導(dǎo)致固體的整體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為絕緣。只有當(dāng)電解液被陶瓷材料分解，才能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性提高的現(xiàn)象，比如PEG-240和LLZO混合的情況。不同之處是，只要是陶瓷材料的導(dǎo)電性高于液體電解質(zhì)，加入致密顆粒就可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性。這項(xiàng)研究結(jié)果為優(yōu)化電解液復(fù)合物提供方法和道路。
2）在陶瓷固體顆粒處于低濃度，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)一些表面現(xiàn)象（比如雙電層的電荷累積作用對(duì)導(dǎo)電起到重要影響），當(dāng)陶瓷固體顆粒的濃度非常高，表面導(dǎo)電性不會(huì)明顯改善導(dǎo)電性。聚合物可能通過陶瓷顆粒之間相互作用產(chǎn)生局部效應(yīng)，并且影響陶瓷顆粒附近的表面導(dǎo)電性。此外，作者在陶瓷顆粒/液體電解液的界面上并沒有發(fā)現(xiàn)影響離子的電荷轉(zhuǎn)移電阻，說明這種效應(yīng)對(duì)該體系的影響作用非常弱。
Isaac, J.A., Devaux, D. & Bouchet, R. Dense inorganic electrolyte particles as a lever to promote composite electrolyte conductivity. Nat. Mater. (2022)DOI: 10.1038/s41563-022-01343-whttps://www.nature.com/articles/s41563-022-01343-w
2. Nature Materials：超薄層釔鐵石榴石的室溫巨幅磁振子自旋導(dǎo)電現(xiàn)象
導(dǎo)電性是熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)的材料關(guān)鍵參數(shù)的多種多樣輸運(yùn)性質(zhì)（導(dǎo)電、自旋、傳熱等），磁振子（Magnon）作為磁序的基元激發(fā)形式的基元，沿著磁振子化學(xué)勢(shì)梯度變化的方向上流動(dòng)，強(qiáng)度與磁振子（自旋）電導(dǎo)率呈一定的比例。目前人們發(fā)現(xiàn)絕緣性磁體釔鐵石榴石（yttrium iron garnet）具有優(yōu)異的磁振子自旋傳輸性能。有鑒于此，荷蘭格羅寧根大學(xué)X.-Y. Wei等報(bào)道發(fā)現(xiàn)在超薄的厚度為3.7 nm的釔鐵石榴石中發(fā)現(xiàn)巨磁振子導(dǎo)電性，當(dāng)材料的厚度比較低，被占據(jù)的二維子帶數(shù)目從大量降低至少數(shù)，這導(dǎo)致磁振子的傳輸從三維變?yōu)槎S。1）在室溫條件成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1 S的二維磁振子導(dǎo)電率，這個(gè)數(shù)值與mK溫度的高導(dǎo)電性GaAs量子阱的二維電子氣類似，這種優(yōu)異的導(dǎo)電性為發(fā)展耗散較低的磁振子自旋器件提供機(jī)會(huì)。
Wei, XY., Santos, O.A., Lusero, C.H.S. et al. Giant magnon spin conductivity in ultrathin yttrium iron garnet films. Nat. Mater. (2022)DOI: 10.1038/s41563-022-01369-0https://www.nature.com/articles/s41563-022-01369-0
3. Nature Nanotechnol.：?jiǎn)慰昭ㄎ稽c(diǎn)的自旋-軌道量子自旋控制
半導(dǎo)體基于自旋-軌道態(tài)的自旋量子比特對(duì)于電場(chǎng)激發(fā)有非常靈敏的響應(yīng)，因此為人們發(fā)展實(shí)用性、快速、可大規(guī)?；牧孔颖忍乜刂萍夹g(shù)提供機(jī)會(huì)和可行。自旋電極化率（Spin electric susceptibility）導(dǎo)致量子比特容易受到電噪聲變化的影響，并且限制其相干時(shí)間。有鑒于此，格勒諾布爾-阿爾卑斯大學(xué)S. De Franceschi、R. Maurand、B. Brun等報(bào)道能夠?qū)σ造o電方式限域在天然硅-金屬氧化物半導(dǎo)體器件中的單個(gè)空穴位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控自旋-軌道的量子比特。1）通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)方向，發(fā)現(xiàn)了能夠使電噪聲最小、同時(shí)能偶進(jìn)行電-偶極自旋調(diào)控的操作最佳點(diǎn)。并且觀測(cè)發(fā)現(xiàn)Hahn-echo相干時(shí)間達(dá)到88 μs，這個(gè)相干時(shí)間比相關(guān)報(bào)道的空穴自旋量子比特的數(shù)值提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且快達(dá)到目前性能最好的同位素純度的純硅自旋-軌道耦合電子自旋量子比特。2）這項(xiàng)研究展示了硅基空穴自旋量子比特具有進(jìn)行集成進(jìn)行大規(guī)模信息處理的前景。
Piot, N., Brun, B., Schmitt, V. et al. A single hole spin with enhanced coherence in natural silicon. Nat. Nanotechnol. (2022)DOI: 10.1038/s41565-022-01196-zhttps://www.nature.com/articles/s41565-022-01196-z
4. Angew：多價(jià)DNA-蛋白質(zhì)超結(jié)構(gòu)的可編程組裝用于腫瘤成像和靶向治療
可編程的DNA材料在生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中具有重要的潛力。然而，由于其合成過程復(fù)雜以及在復(fù)雜生物環(huán)境下的穩(wěn)定性和靶向有效性較低，因此其進(jìn)一步的臨床應(yīng)用仍受到很大的限制。有鑒于此，武漢大學(xué)劉曉慶教授構(gòu)建了一種DNA-蛋白質(zhì)超結(jié)構(gòu)組裝體，其具有高親和力和穩(wěn)定性，能夠作為藥物載體以實(shí)現(xiàn)靶向治療。1）實(shí)驗(yàn)通過將可編程的聚合型DNA線與堿性蛋白質(zhì)（魚精蛋白）仿生組裝成緊實(shí)封裝DNA納米球而構(gòu)建了該多價(jià)DNA納米結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，具有不同類型和密度適配體編碼的多價(jià)DNA納米結(jié)構(gòu)可通過多價(jià)相互作用以對(duì)靶細(xì)胞表現(xiàn)出高親和力。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該多價(jià)DNA納米結(jié)構(gòu)在可皮下和原位非小細(xì)胞肺癌小鼠模型中表現(xiàn)出對(duì)癌細(xì)胞的高選擇性，副作用低，治療效果顯著，并能夠?qū)δ[瘤進(jìn)行靈敏成像。綜上所述，該研究提出的仿生組裝策略可用于構(gòu)建具有臨床應(yīng)用前景的DNA納米材料，從而提高對(duì)寡核苷酸藥物的遞送效果。
Zhen Xu. et al. Programmable Assembly of Multivalent DNA-Protein Superstructures for Tumor Imaging and Targeted Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202211505https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202211505
5. ACS Nano：雙階段照射大小可切換的白蛋白納米簇用于增強(qiáng)腫瘤穿透和光熱治療
三陰性乳腺癌(TNBC)微環(huán)境具有血管異常、間質(zhì)壓高和細(xì)胞外基質(zhì)致密等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了治療藥物的遞送和滲透性能，導(dǎo)致癌細(xì)胞難以被完全清除。華南理工大學(xué)朱偉教授、深圳市人民醫(yī)院劉凱勝研究員和廣州醫(yī)科大學(xué)楊斌教授采用體積縮小與配體修飾相結(jié)合的腫瘤穿透策略構(gòu)建了一種光熱納米簇，其可在腫瘤內(nèi)進(jìn)行級(jí)聯(lián)深度穿透并有效清除TNBC細(xì)胞。1）實(shí)驗(yàn)將光熱試劑吲哚菁綠(ICG)負(fù)載于人血清白蛋白(HSA)中，并通過熱不穩(wěn)定的偶氮連接劑(VA057)將HSA進(jìn)行交聯(lián)，然后進(jìn)一步修飾腫瘤歸巢/穿透肽tLyP-1(HP)，構(gòu)建了靶向TNBC、具有光熱響應(yīng)性能以及大小可切換的白蛋白納米簇(ICG@HSAAzo-HP)。在EPR效應(yīng)以及HP的引導(dǎo)下，約149 nm的納米團(tuán)簇可選擇性地聚集在腫瘤部位，并在808 nm激光的溫和照射下分解為11 nm的白蛋白組分，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的瘤內(nèi)擴(kuò)散。2）同時(shí)，HP也能夠在營(yíng)養(yǎng)缺乏的腫瘤細(xì)胞中啟動(dòng)CendR通路，促進(jìn)納米簇及其分解組分的跨細(xì)胞遞送，以用于后續(xù)治療。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ICG@HSA-Azo-HP具有良好的腫瘤穿透性能，可在三維多細(xì)胞腫瘤球體中實(shí)現(xiàn)深度穿透。此外，該納米簇也具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)，能夠在兩次激光照射下有效地對(duì)腫瘤組織進(jìn)行光熱治療。體內(nèi)原位和異位TNBC治療實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了ICG@HSAAzo-HP具有顯著的腫瘤抑制作用。綜上所述，該研究提出的按需尺寸收縮和配體引導(dǎo)策略能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)具有深度穿透性能的TNBC治療提供一種新的方法。Peiying He. et al. Dual-Stage Irradiation of Size-Switchable Albumin Nanocluster for Cascaded Tumor Enhanced Penetration and Photothermal Therapy. ACS Nano. 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c02965https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c02965
6. ACS Nano：功能化納米硫化鉍通過免疫治療和菌敏光學(xué)治療對(duì)抗耐多藥細(xì)菌感染
光學(xué)治療因其靈活性和治療效率高而在細(xì)菌治療領(lǐng)域中引起了廣泛的關(guān)注。然而如何在溫和條件下同時(shí)提高細(xì)菌對(duì)活性氧(ROS)和熱的敏感性以殺死細(xì)菌仍是一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。北京大學(xué)吳水林教授設(shè)計(jì)了一種將?O2?原位轉(zhuǎn)化為過氧亞硝酸鹽的NIR光催化劑(Bi2S3?S-亞硝基硫醇?乙酰膽堿(BSNA))，其能增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)ROS和熱的敏感性，從而實(shí)現(xiàn)在溫和的溫度下殺滅細(xì)菌的目的。1）原位轉(zhuǎn)化的過氧亞硝酸鹽具有較強(qiáng)的細(xì)胞膜穿透能力和抗氧化性能。研究發(fā)現(xiàn)，BSNA納米顆粒(NPs)可通過下調(diào)xerC/xerD表達(dá)以抑制細(xì)菌葡萄糖代謝過程，并通過硝化TYR179破壞HSP70/HSP90二級(jí)結(jié)構(gòu)。此外，BSNA也能夠與臨床抗生素產(chǎn)生協(xié)同作用，從而提高其抗菌活性。2）以四環(huán)素類抗生素為例，BSNA NPs可誘導(dǎo)酚羥基結(jié)構(gòu)改變，抑制四環(huán)素與靶向t-RNA重組蛋白的相互作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BSNA能夠刺激更多的CD8+ T細(xì)胞的產(chǎn)生，減少腹膜炎常見并發(fā)癥，具有一定的免疫治療活性。綜上所述，具有靶向性和抗感染作用的BSNA可作為一種納米治療策略以在溫和的溫度下實(shí)現(xiàn)更有效的協(xié)同治療。Yuan Li. et al. Treating Multi-Drug-Resistant Bacterial Infections by Functionalized Nano-Bismuth Sulfide through the Synergy of Immunotherapy and Bacteria-Sensitive Phototherapy. ACS Nano. 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c05756https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05756
