1. Nature Nanotechnology：分級螺旋碳納米管纖維作為骨整合前交叉韌帶置換術
韌帶損傷率高，經常需要進行手術更換；然而，目前的合成材料在骨整合方面存在一定問題，經常會導致植入失敗。鑒于此，來自復旦大學彭慧勝教授、Chen Ding、Peining Chen、Xuemei Sun、Shiyi Chen等人研發了一種新型的人工韌帶，它具有所需的機械性能，可以與宿主骨骼結合，恢復動物的運動。1) 該研究開發的這種韌帶由排列整齊的碳納米管組裝而成，形成具有納米和微米通道的分級螺旋纖維，在前交叉韌帶置換模型中觀察到了人工韌帶的骨整合，其中臨床聚合物對照顯示骨吸收；2) 此外，在兔子和綿羊模型中植入13周后，研究發現了更高的拔出力，動物可以正常奔跑和跳躍，證實了人工韌帶的長期安全性，且研究了整合所涉及的途徑。
Wang, L., Wan, F., Xu, Y. et al. Hierarchical helical carbon nanotube fibre as a bone-integrating anterior cruciate ligament replacement. Nat. Nanotechnol. (2023).10.1038/s41565-023-01394-3https://doi.org/10.1038/s41565-023-01394-3
2. Nature Materials: 碳摻雜RuO2中穩定的低氧化態Ru位點實現低溫CO2活化產生甲烷
利用以二氧化碳為碳源的剩余可再生能源生產甲烷燃料，可以實現化石燃料原料的脫碳和替代。然而，為了有效地活化CO2，通常需要高溫。近日， 瓦倫西亞理工大學Avelino Corma、Patricia Concepción報道了在碳摻雜RuO2中穩定的低氧化態Ru位點實現低溫CO2活化產生甲烷。1) 作者報道了一種溫和綠色水熱合成合成的固體催化劑，其合成過程涉及摻雜到氧化釕中的間隙碳，從而使得Ru陽離子能夠穩定在低氧化態，并形成碳酸氧釕相。與傳統催化劑相比，該催化劑能夠在更低的溫度下將CO2轉化為甲烷，并且具有高活性和選擇性，以及優異的長期穩定性。2) 此外，這種催化劑能夠在間歇供電條件下運行，這使其能與可再生能源電力生產系統很好地耦合。作者通過在宏觀和原子尺度上結合先進的成像和光譜工具，對催化劑的結構和釕物種的性質進行了表征，發現低氧化態Ru位點（Run+，0?<?n?<?4） 具有高催化活性。
Carmen Tébar-Soler, et al. Low-oxidation-state Ru sites stabilized in carbon-doped RuO2 with low-temperature CO2 activation to yield methane. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01540-1https://doi.org/10.1038/s41563-023-01540-1
3. Nature Synthesis：稀土-鈷雙金屬催化介導丙烯酰胺的立體控制活性自由基聚合
聚合物的等位性是決定其材料性能的主要微觀結構參數之一。目前獲得立體聚合物的方法是基于配位和離子聚合。然而，這些聚合方法僅限于單體。相比之下，自由基聚合與不同的化學官能團相容，但控制碳中心自由基的立體化學仍極具挑戰性。近日，耶魯大學Mingjiang Zhong報道了稀土-鈷雙金屬催化介導丙烯酰胺的立體控制活性自由基聚合。1)通過將稀土陽離子基路易斯酸共價連接到鈷（III）絡合物上，作者設計了一種雙金屬催化體系，以實現活性自由基聚合中的立體控制。在有限空間內，側基-路易斯酸相互作用和鈷介導的可逆自由基失活相互作用導致鏈通過介孔構型的自由基鏈端傳播。2) 聚合了具有不同極性和離子側基的丙烯酰胺單體的中間體比例高達95%。均聚物的熱響應性、粘附性和電學性能很容易通過在沒有組分變化的情況下進行調節。該方法提供了一種多樣性設計平臺，并通過策略性工程從單一單體原料中獲得具有廣泛可調本體、溶液和界面性質的聚合物。
Xiaowei Zhang, et al. Rare earth–cobalt bimetallic catalysis mediates stereocontrolled living radical polymerization of acrylamides. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00311-9https://doi.org/10.1038/s44160-023-00311-9
4. Nature Synthesis: 一種可溶液處理的單晶多孔有機聚合物
合成的有機聚合物通常是不溶的多晶或無定形產物，而不是單晶。近日，中國科學院Cao Rong、Liu Tian-Fu西北大學Omar K. Farha報道了一種可溶液處理的單晶多孔有機聚合物。1) 作者證明了共價聚合物鏈可以通過合理設計其分級結構來實現其單晶形式。通過單晶X射線衍射分析表明，1,4-亞苯基雙硼酸的縮聚反應產生了基于B4O52?簇的四聚體，該四聚體進一步延伸到通過氫鍵和靜電相互作用物理交聯的一維共價鏈中。這些相互作用最終實現了PHOF-1的單晶多孔框架。2) 低溫電子顯微鏡和凝膠滲透色譜研究表明，溶解的PHOF-1可以保持連續的一維鏈結構，并且分子量分布非常窄。這種溶液可加工性使PHOF-1能夠連續涂覆在非織造織物上，從而提供能夠捕獲NH3的復合織物。該設計策略為探索具有精確結構信息、有限孔隙空間和直接溶液處理能力的單晶多孔聚合物材料開辟一條新途徑。
Bai-Tong Liu, et al. A solution processible single-crystal porous organic polymer. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00316-4https://doi.org/10.1038/s44160-023-00316-4
5. Nature Commun.: 適應性共價交聯纖維
纖維每年產量超過1億噸，已被廣泛應用于各個領域。最近的研究重點是通過共價交聯提高纖維的機械性能和耐化學性。然而，共價交聯的聚合物通常是不溶性和不可熔的的，因此纖維制造是困難的。先前報告的那些需要復雜的多步制備過程。于此，東華大學游正偉等人提出了一種簡單有效的策略，通過共價適應性網絡（CAN）的直接熔融紡絲制備適應性共價交聯纖維。1）在加工溫度下，動態共價鍵可逆地解離/締合，并且CAN暫時斷開以實現熔融紡絲；在使用溫度下，動態共價鍵被凍結，并且CAN表現出良好的結構穩定性。2）研究人員通過基于動態肟-聚氨酯的CAN證明了該策略的有效性，并成功制備了具有強大機械性能（最大伸長率2639%，拉伸強度87.68?MPa，從800%的伸長率幾乎完全恢復）和耐溶劑性的適應性共價交聯纖維。耐有機溶劑和可拉伸的導電纖維證明了這項技術的應用。
Tan, H., Zhang, L., Ma, X. et al. Adaptable covalently cross-linked fibers. Nat Commun 14, 2218 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-37850-w
6. Angew：揭示用于選擇性過氧化氫生產的原子Co-N-C電催化劑中的動態邊緣位點
了解單原子催化位點的性質和識別它們的光譜指紋是合理設計目標催化劑的必要先決條件。在這里，大連理工大學史彥濤教授，Wei Liu，華東理工大學Feng Ju應用相關的原位X射線吸收和紅外光譜來探測氧還原反應(ORR)操作過程中Co-N-C電催化劑的邊緣位點特異性化學。1）獨特的邊緣托管結構為單原子Co位點提供了顯著的結構靈活性，具有適應的動態氧代吸附和Co(2-δ)+和Co2+之間的價態穿梭，這與剛性面內嵌入的Co1-Nx對應物形成對比。2）理論計算表明，原位重建的Co1-N2-oxo與周圍氧基團的協同相互作用導致*OOH中間體的近乎最佳吸附，并顯著增加其解離的活化能壘，從而產生強大的酸性ORR活性和2e- H2O2生產的選擇性。
Jinwen Hu, et al, Uncovering Dynamic Edge-Sites in Atomic Co-N-C Electrocatalyst for Selective Hydrogen Peroxide Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304754DOI: 10.1002/anie.202304754https://doi.org/10.1002/anie.202304754
7. Angew：NIR吸收的B,N-雜芳烴可作為光敏劑以用于NIR-藍光三線態-三線態湮滅上轉換
近紅外(NIR)光敏劑的三線態-三線態湮滅上轉換(TTA-UC)發光在多種的新興應用領域中具有非常廣闊的發展前景。然而，由于在系統間交叉(ISC)過程會發生能量損失，因此如何實現具有較大反斯托克斯位移的NIR-藍光 TTA-UC成為了一項極具挑戰性的難題。有鑒于此，南開大學王小野教授和黃靈研究員開發了首個具有多重共振熱激活延遲熒光(MR-TADF)特性、可吸收NIR的B,N-雜芳烴基敏化劑(BNS)，以實現高效的NIR-藍光TTA-UC。1）BNS的單重態和三重態激發態之間的低能隙(0.14 eV)可以減少ISC的能量損失，并且其長延遲的熒光壽命(115 μs)也有助于實現高效的三線態能量轉移。2）在所有無重原子、NIR激活的TTA-UC體系中，該研究構建的BNS可以實現最大的反斯托克斯位移(1.03 eV)。實驗結果表明，TTA-UC的量子產率能夠達到2.9%(上限為50%)。
Ji-Kun Li. et al. NIR-Absorbing B,N-Heteroarene as Photosensitizer for High-Performance NIR-to-Blue Triplet-Triplet Annihilation Upconversion. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202303093https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202303093
8. AM：通過膠體薄膜的圖案誘導裂解制備的多功能介孔微塊
介孔微粒有可能被應用于各個領域，如能源生產、傳感和環境。最近，以經濟和環境友好的方式制造均勻微粒的過程得到了廣泛關注。鑒于此，韓國首爾科技大學Hyunsik Yoon、首爾大學Kookheon Char等通過操縱由微錐體組成的膠體薄膜的碎裂，同時控制金字塔邊緣的缺口角度，生產出各種設計的矩形介孔微塊。
1）在膠體薄膜的煅燒過程中，微金字塔的谷底會產生裂縫作為缺口，而缺口的角度可以通過微金字塔下面的預圖案來控制。通過改變具有尖銳角度的缺口的位置，可以控制具有良好均勻性的微塊的形狀。在將微塊從基材上分離后，具有多種功能的各種尺寸的介孔微粒子很容易被生產出來。2）通過對不同尺寸的矩形微塊的旋轉角度進行編碼可以展示防偽功能。此外，介孔微粒還可用于分離與不同電荷化學品混合的所需化學品。制造尺寸可調的功能化介孔微塊的方法可以成為制備特殊薄膜和催化劑以及環境應用的平臺技術。
Lee, Y., et al, Versatile Mesoporous Microblocks Prepared by Pattern-Induced Cracking of Colloidal Films. Adv. Mater. 2300952.DOI: 10.1002/adma.202300952https://doi.org/10.1002/adma.20230095210. AFM：可穿戴、自供電、載藥電子微針用于炎癥性皮膚疾病的加速組織修復電刺激（ES）在生理和醫學科學中得到了廣泛應用，而其在治療炎癥性皮膚病（ISDs）方面的應用仍然是一個挑戰，因為它們具有天然的病理角質層屏障，并且缺乏與化療的有效組合來實現特異性免疫調節。鑒于此，南京理工大學馮章啟、東南大學王婷、南京醫科大學第四附屬醫院孫康健等人通過集成負載多組分化學藥物的重塑金屬微針和柔性摩擦電納米發生器（TENG），開發了一種可穿戴、無電池、多組分藥物負載電子微針（mD-eMN）系統。1）該系統可以將藥物快速釋放到ISD部位，然后在源自TENG的脈沖電子的協同作用下實現對細胞體的有效滲透和特異性免疫調節。此外，脈沖電子可以促進皮膚組織穩態重建，以減輕ISD的炎癥過程。2）充分的證據表明，與傳統的ES或單獨的化學療法相比，使用mD-eMN系統實現了牛皮癬（典型的ISDs模型）的顯著皮膚炎癥消退。這種創新的可穿戴式mD eMN系統為ISD的治療提供了一個有效的靈活的電子和化學藥物聯合技術平臺，不僅適用于本研究中的銀屑病治療，而且適用于糖尿病潰瘍和皮膚腫瘤等其他ISD。
Qian, L., et al., Wearable, Self-powered, Drug-Loaded Electronic Microneedles for Accelerated Tissue Repair of Inflammatory Skin Disorders. Adv. Funct. Mater. 2023, 2209407.https://doi.org/10.1002/adfm.202209407
