1. Nature Materials：光膨脹顯微鏡能夠對嵌入3D水凝膠中的細胞進行超分辨率成像
水凝膠被廣泛用作可調諧的仿生三維細胞培養基質，但通常很難獲得光學深度、高分辨率的圖像，這限制了細胞-基質相互作用和信號傳導的納米級量化。鑒于此，來自科羅拉多大學化學與生物工程系的Kristi S. Anseth等人首次提出了用于膨脹顯微鏡的光聚合水凝膠，它不僅能夠對單層細胞培養物和組織切片，而且能夠對嵌入水凝膠中的細胞進行光學清除和可調的×4.6–6.7均勻膨脹。
本文要點：
1) 該研究用于膨脹顯微鏡制劑的光聚合水凝膠依賴于不受氧氣抑制的快速光引發的硫醇/丙烯酸酯混合模式聚合，并使單體擴散與聚合解耦，這在膨脹嵌入水凝膠中的細胞時十分有益；
2) 此外，通過使用這項技術，研究可以以<120 nm分辨率觀察到人類間充質干細胞在蛋白水解可降解的合成聚乙二醇水凝膠中培養時及其與鼻腔沉積的蛋白質的相互作用，這些結果支持了局灶性粘附成熟需要細胞纖連蛋白沉積的觀點，細胞核變形先于細胞擴散，并且人間充質干細胞顯示用于基質重塑的細胞表面金屬蛋白酶。
Günay, K.A., Chang, TL., Skillin, N.P. et al. Photo-expansion microscopy enables super-resolution imaging of cells embedded in 3D hydrogels. Nat. Mater. (2023).
10.1038/s41563-023-01558-5
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01558-5
2. Nature Materials: 具有結晶核的嵌段共聚物納米纖維的高分辨率冷凍電子顯微鏡結構
使用活性結晶驅動的自組裝在溶液中生長可結晶嵌段共聚物和π-堆疊分子兩親物是一種新興的途徑，其可以制備尺寸可控的均勻一維和二維核殼膠束納米顆粒，從而使其具有一系列潛在的應用。盡管實驗證據表明，這些納米材料的晶核是高度有序的，但對其晶格的直接觀察仍極具挑戰性。在這里，維多利亞大學Ian Manners報道了具有結晶核的嵌段共聚物納米纖維的高分辨率冷凍電子顯微鏡結構。
本文要點：
1) 作者報道了對由聚二茂鐵二甲基硅烷（PFS）的結晶核和接枝有4-乙烯基吡啶基團的聚硅氧烷電暈制成的納米纖維玻璃化溶液進行高分辨率冷凍透射電子顯微鏡研究。研究表明，聚（二茂鐵二甲基硅烷）鏈堆積在直徑為8納米的核晶格中，具有二維偽六方對稱性。
2) 此外，作者還發現聚（二茂鐵二甲基硅烷）鏈被27?nm的4-乙烯基吡啶電暈，并且?每個4-乙烯基吡啶鏈之間的距離為3.5nm。作者將這些結構信息與分子建模分析相結合，提出了溶劑化聚（二茂鐵二甲基硅烷）-b-4-乙烯基吡啶納米纖維的詳細分子模型。
Jia Tian, et al. High-resolution cryo-electron microscopy structure of block copolymer nanofibres with a crystalline core. Nature Materials 2023
DOI: 10.1038/s41563-023-01559-4
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01559-4
3. Nature Materials: 連續介質中束縛態單層WS2的強增強光物質耦合
由連續介質中光學束縛態與激子共振的強光-物質相互作用產生的激子-極性子可以繼承超長的輻射壽命和顯著的非線性，但它們在室溫下的二維半導體中的實現仍然具有挑戰性。在這里，意大利納米技術研究所Dario Ballarini、Daniele Sanvitto報道了連續介質中束縛態單層WS2的強增強光物質耦合。
本文要點：
1) 作者通過將單層二硫化鎢激子耦合到一維光子晶體連續體中的拓撲保護束縛態，并通過布洛赫表面波約束優化單層位置的電場強度，在室溫下實現了強光-物質相互作用增強和大激子-極化子非線性。
2) 通過結構優化方法，在完全開放的架構中，與活性材料的耦合最大化，從而實現100?meV光子帶隙，在局部能量最小和Rabi分裂為70?meV的連續體中具有束縛態，這導致了非常高的協作性。該體系結構為一類基于拓撲保護和連續體中高度相互作用的束縛態極化激元器件鋪平了道路。
Eugenio Maggiolini, et al. Strongly enhanced light–matter coupling of monolayer WS2 from a bound state in the continuum. Nature Materials. 2023
DOI: 10.1038/s41563-023-01562-9
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01562-9
4. Nature Nanotechnology：腫瘤內基因編輯的非侵入性激活改善實體瘤過繼性T細胞治療
針對實體瘤的過繼性T細胞治療受到腫瘤細胞的抗凋亡機制和細胞外免疫抑制腫瘤微環境的限制。鑒于此，來自浙江大學藥學院的Yuan Ping和中國科學院大學Wei Wei報道了一種溫度敏感的基因組編輯納米設備，該設備可以提供帶有外部觸發器的Cas9編輯器，該編輯器可以用于編輯腫瘤細胞的基因組，以降低對細胞凋亡的抵抗力，并通過溫和的加熱觸發器調節腫瘤微環境。
本文要點：
1) 該研究在局部或全身遞送Cas9后，通過非侵入性近紅外（NIR）光或聚焦超聲（FUS）誘導溫和加熱以激活Cas9，從而啟動腫瘤細胞中HSP70（HSPA1A）和BAG3的同時基因組編輯，進而破壞了腫瘤細胞對過繼T細胞的凋亡抵抗機制，同時，NIR或FUS誘導的溫和熱效應通過破壞物理屏障和免疫抑制來重塑細胞外腫瘤微環境，這有利于過繼性T細胞的浸潤并增強其治療活性；
2) 此外，在模擬一系列臨床適應癥的不同小鼠腫瘤模型中，研究證實了溫和的熱Cas9遞送，包括基于人源化患者來源的異種移植物的腫瘤模型，因此，Cas9的非侵入性熱遞送顯著提高了腫瘤浸潤淋巴細胞和嵌合抗原受體T的治療效果，并顯示出了極大的臨床應用潛力。
Chen, X., Wang, S., Chen, Y. et al. Non-invasive activation of intratumoural gene editing for improved adoptive T-cell therapy in solid tumours. Nat. Nanotechnol. (2023).
10.1038/s41565-023-01378-3
https://doi.org/10.1038/s41565-023-01378-3
5. Nature Nanotechnology：利用外延應變進行工程金屬氧化
由于自旋-軌道耦合和電子相關能的相互作用，鉑族金屬氧化物在未來的電子學和自旋電子學中極具潛力。然而，由于它們的低蒸氣壓和低氧化電位，使它們作為薄膜的合成仍然極具挑戰性。在這里，明尼蘇達大學Bharat Jalan、Sreejith Nair利用外延應變進行工程金屬氧化。
本文要點：
1) 以Ir為例，作者報道了外延應變在工程氧化化學中的應用，即使使用相同的生長條件，也能形成純Ir或IrO2膜。此外，作者使用基于密度泛函理論的修正生成焓框架解釋了該觀察結果，該框架強調了金屬襯底外延應變在控制氧化物生成焓方面的重要作用。
2) 作者還通過證明外延應變對Ru氧化的影響來驗證這一原理的普遍性。該工作中研究的IrO2薄膜進一步揭示了量子振蕩，并證明了其優異的薄膜質量。作者提出的外延應變方法可以使用應變工程生長難氧化元素的氧化膜。
Sreejith Nair, et al. Engineering metal oxidation using epitaxial strain. Nature Nanotechnology 2023
DOI: 10.1038/s41565-023-01397-0
https://doi.org/10.1038/s41565-023-01397-0
6. Nature Chemistry：石墨中氧原子散射的自旋相關反應活性和自旋翻轉動力學
兩個電子的化學鍵形成需要自旋的排列。因此，對于氣相反應來說，改變分子的電子自旋狀態可以顯著改變其反應活性。對于發生在表面的反應，在多相催化等過程中引起了人們的極大興趣，目前還沒有能夠觀察到自旋守恒的確定狀態實驗，因此電子自旋在表面化學中的作用仍然存在爭議。近日，德克薩斯理工大學G. Barratt Park、新墨西哥大學Guo Hua報道了石墨中氧原子散射的自旋相關反應活性和自旋翻轉動力學。
本文要點：
1) 作者使用入射/出射相關離子成像技術對O（3P）和O（1D）原子與石墨表面碰撞進行散射實驗，其中控制初始自旋態分布并確定最終自旋態。作者證明O（1D）與石墨的反應活性比O（3P）更強。
2) 作者還確定了電子非絕熱途徑，通過該途徑入射的O（1D）被猝滅為離開表面的O（3P）。在高維機器學習輔助的第一性原理勢能面上進行的分子動力學模擬的幫助下，作者對該系統進行了機理理解，即自旋禁止躍遷確實發生，但概率很低。
Zibo Zhao, et al. Spin-dependent reactivity and spin-flipping dynamics in oxygen atom scattering from graphite. Nature Chemistry 2023
DOI: 10.1038/s41557-023-01204-2
https://doi.org/10.1038/s41557-023-01204-2
7. JACS：HgSe/ CdSe量子點可作為一類明亮的近紅外二區熒光團
在NIR-IIb波長范圍內(1.5 ~ 1.7 μm)發射的熒光團因其具有大的組織穿透性而在生物成像領域中表現出了重要的應用潛力。然而，目前已報道的熒光團在含水溶劑中的發射量子產率往往較差（~ 2%）。有鑒于此，芝加哥大學Philippe Guyot-Sionnest構建了能夠通過帶間躍遷實現1.7 μm發射的HgSe/CdSe核/殼結構量子點(QDs)。
本文要點：
1）厚殼層的生長會使得QDs的光致發光量子產率發生顯著增加，進而在非極性溶劑中達到63%。研究表明，該QDs和其他已報道的QDs的量子產率可以利用Forster共振能量轉移到配體和溶劑分子的模型進行充分的解釋。
2）該模型預測結果表明，這些HgSe/CdSe量子點在溶于水后的量子產率為12%。綜上所述，該研究工作證明了厚的I型殼層對于在NIR-IIb區域實現明亮發射而言具有重要意義。
Ananth Kamath. et al. Bright Fluorophores in the Second Near-Infrared Window: HgSe/CdSe Quantum Dots. Journal of the American Chemical Society. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c02190
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02190
8. JACS: 層狀雜化超微孔材料填料多晶型高效分離痕量C3H4/C3H6
當超微孔材料提供高密度選擇性結合位點時，它們在痕量氣體分離方面可以非常有效。在此，利莫瑞克大學Michael J. Zaworotko報道了層狀雜化超微孔材料填料多晶型高效分離痕量C3H4/C3H6
本文要點：
1) 作者報道了sql NbOFFIVE bpe Cu，一種超微孔正方形晶格sql拓撲材料sql SIFSIX bpe Zn的新變體，其可以存在于兩種多晶型中。這些多晶型，sql-NbOFFIVE-bpe-Cu-AA（AA）和sql-NbOFFIVE-bpe-Cu-AB（AB），分別具有sql層的AAAA和ABAB結構。盡管NbOFFIVE bpe Cu AA（AA）與sql SIFSIX bpe Zn是同構的，但其每個都表現出內在的1D通道，但sql NbOFFIVE bpe Cu AB（AB）有兩種類型的通道，即sql網絡之間的內在通道和外在通道。作者通過純氣體吸附、單晶X射線衍射（SCXRD）、可變溫度粉末X射線衍射儀（VT-PXRD）和同步加速器PXRD研究了sql-NbOFFIVE-bpe-Cu兩種多晶型的氣體和溫度誘導轉化。
2) 作者觀察到AB的外源性孔結構具有選擇性分離C3H4/C3H6的性質。隨后的動態氣體穿透測量揭示了其優異C3H4/C3H6選擇性（270）和1:99 C3H4/C2H6混合物中聚合物級C3H6（純度>99.99%）的生產率（118 mmol g–1）。密度泛函理論（DFT）計算和經典蒙特卡羅（CMC）模擬進一步深入了解了C3H4和C3H6分子在這兩種雜化超微孔材料HUMs中的結合位點。該工作證明，，通過研究層狀材料中的堆積多態性進行孔隙工程可以顯著改變物理吸附劑的分離性能。
Mei-Yan Gao, et al. Highly Productive C3H4/C3H6 Trace Separation by a Packing Polymorph of a Layered Hybrid Ultramicroporous Material. JACS 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c03505
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03505
9. JACS: 水存在下金屬表面上卡賓分子的C–C耦合
卡賓是大量C–C鍵形成過程中的關鍵中間體，如環丙烷化、插入反應、烯烴復分解等。近日，波鴻魯爾大學Wolfram Sander、Karina Morgenstern、多特蒙德工業大學Elsa Sanchez-Garcia利用掃描隧道顯微鏡在真實空間中研究了一種新的表面受限的C–C偶聯反應，該反應涉及兩個卡賓分子和一個水分子。
本文要點：
1) 在銀表面存在水的情況下，重氮芴生成卡賓亞芴。在無水的情況下，亞芴與表面共價結合，形成表面金屬卡賓，水可以有效地與銀表面競爭，并與卡賓反應。與亞芴直接接觸的水分子在卡賓能夠結合到表面之前使卡賓質子化以形成芴陽離子。相反，表面金屬卡賓不與水反應。芴陽離子是高度親電子的，并從金屬表面吸引電子以產生在表面上可移動的芴自由基。
2) 該反應序列的最后一步是自由基與剩余的亞芴分子或重氮芴的反應，以產生C–C偶聯產物。水分子和金屬表面對于連續的質子和電子轉移以及隨后的C–C耦合都是必不可少的。這種C–C偶聯反應在溶液化學中是前所未有的。
Yunjun Cao, et al. C–C Coupling of Carbene Molecules on a Metal Surface in the Presence of Water. JACS 2023
DOI: 10.1021/jacs.2c12274
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12274
10. AM：受含羞草啟發的刺激響應性卷曲生物膠帶用于促進外周神經再生
創傷往往會導致外周神經損傷。由于存在神經直徑變化、軸突再生緩慢、斷端感染、神經組織脆弱以及手術干預的復雜性等問題，因此如何對外周神經損傷進行治療也成為了一項極具挑戰性的難題。手術縫合可能會對外周神經造成額外損傷。具有良好的生物相容性、直徑適應性和穩定的生物界面神經支架應有望能夠實現與組織的無縫生物整合。受含羞草卷曲的啟發，北京大學張培訓教授和北京科技大學溫永強教授設計并開發了一種直徑適應性強、無縫合線、刺激響應性卷曲生物膠帶(SCT)水凝膠以用于修復外周神經損傷。
本文要點：
1）實驗以殼聚糖和丙烯酸-N-羥基丁二酰亞胺脂為原料，利用戊二醛進行梯度交聯而成功制備了該水凝膠。研究發現，SCT水凝膠能夠與不同個體和區域的神經緊密匹配，因此能夠作為仿生支架以用于軸突再生。此外，這種水凝膠也可從神經表面迅速吸收組織液，進而實現持久的濕-界面粘附。
2）與此同時，該殼聚糖基SCT水凝膠負載的胰島素樣生長因子- 1能夠有效促進外周神經再生，具有良好的生物活性。實驗結果表明，該SCT水凝膠修復外周神經損傷的過程簡便，可降低手術難度和縮短手術時間，是一種能夠用于神經修復的自適應生物界面材料。
Meng Zhang. et al. Mimosa-inspired stimuli-responsive curling bioadhesive tape promotes peripheral nerve regeneration. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202212015
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212015
11. AEM: 低偏移有機太陽能電池損耗路徑及其對整體器件性能影響的研究
自非富勒烯受體出現以來，低偏移有機太陽能電池系統引起了人們的極大興趣。雖然許多研究都集中在這些低偏移系統中的電荷生成過程上，但只有少數研究集中在電荷生成過程中每個損耗通道的細節及其對整體器件性能的影響上。近日，波茨坦大學Sun Bowen、Safa Shoaee研究了低偏移有機太陽能電池損耗路徑及其對整體器件性能影響。
本文要點：
1) 作者將幾種非富勒烯受體與相同聚合物供體混合，形成一系列低偏移有機太陽能電池系統，并觀察到器件性能的顯著變化。通過對損失途徑的詳細分析，作者發現： PM6:Y6和PM6:TPT10的供體：受體界面接近最佳能量條件，供體：受體能量學是影響器件整體性能的最重要因素。
2) 由于供體：受體界面處的小能量偏移，激子離解產率呈現場依賴性，并且在本工作中Y系列受體的端基取代基變化主要影響供體：受體處的能量學，而不影響活性層中的界面密度。總的來說，該工作為更高效的有機太陽能電池設計提供了一條新思路。
Sun Bowen, et al. Toward More Efficient Organic Solar Cells: A Detailed Study of Loss Pathway and Its Impact on Overall Device Performance in Low-Offset Organic Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300980
https://doi.org/10.1002/aenm.202300980
12. ACS Nano：設計準液態合金界面用于固態鈉離子電子
鈉枝晶的生長以及鈉與電解質之間較差的潤濕性嚴重限制了固態鈉離子電池的發展。華北理工大學Shan Liu和上海交通大學羅加嚴設計了一種穩定且枝晶抑制的準液態合金界面(C@Na–K），可用于制造固態鈉離子電池（SSIB）。
本文要點：
1）由于更好的潤濕性和加速的電荷轉移和成核模式轉變，電池表現出優異的電化學性能。
2）液相合金界面的厚度隨著電池循環過程的放熱而波動，這導致了更好的倍率性能。對稱電池在室溫下可以在0.1mA/cm2下穩定循環3500小時以上，在40°C下臨界電流密度可以達到2.6mA/cm2。具有準液態合金界面的全電池也表現出出色的性能；容量保持率可達97.1%，平均庫侖效率可達99.6%。
Jing Suo, et al. Designing a Quasi-Liquid Alloy Interface for Solid Na-Ion Battery. ACS Nano. 2023
DOI：10.1021/acsna no.3c00397
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00397
