1. Chem. Rev.: 用于全血分析的電化學(xué)生物傳感器的最新進展、挑戰(zhàn)和未來展望
全血作為最重要的生物液體之一，為健康管理和疾病監(jiān)測提供了關(guān)鍵信息。近日，中國地質(zhì)大學(xué)Xia Fan、Li Hui綜述研究了用于全血分析的電化學(xué)生物傳感器的最新進展、挑戰(zhàn)和未來展望。1) 在過去的10年里，納米技術(shù)、微流體和生物標(biāo)志物研究的進步推動了用于全血檢測的微型診斷系統(tǒng)的發(fā)展，并用以實現(xiàn)疾病監(jiān)測和治療的目標(biāo)。在用于全血診斷的技術(shù)中，電化學(xué)生物傳感器由于其具有快速、靈敏、能夠小型化、無試劑和免清洗的特點，已成為一類新興技術(shù)，其可在復(fù)雜介質(zhì)（例如全血甚至活體）中直接實現(xiàn)目標(biāo)檢測。2) 作者對生物傳感器進行了全面綜述，并總結(jié)了過去十年來用于全血分析的電化學(xué)傳感器的發(fā)展進展。此外，作者還展望了集成電化學(xué)傳感平臺的剩余挑戰(zhàn)和機遇。
Shaoguang Li, et al. Electrochemical Biosensors for Whole Blood Analysis: Recent Progress, Challenges, and Future Perspectives. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00759https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c00759
2. Nature Communications：可注射水凝膠治療骨關(guān)節(jié)炎
關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療劑是治療骨關(guān)節(jié)炎（OA）的有效策略，但它受到藥物快速擴散的阻礙，因此需要高頻注射。北京大學(xué)深圳醫(yī)院Hui Zeng、Yingqi Chen和Peng Liu開發(fā)了一種可改善藥物遞送的生物功能水凝膠。1）作者將脂質(zhì)體錨定的特立帕肽（PTH（1-34））引入沒食子酸接枝明膠注射水凝膠（GLP水凝膠）中，并發(fā)現(xiàn)GLP水凝膠可以在小鼠關(guān)節(jié)內(nèi)注射后原位形成，并且不會影響膝關(guān)節(jié)運動。2）研究證明了PTH（1-34）可從GLP水凝膠中進行受控地持續(xù)釋放，從而通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號通路，促進ATDC5細胞增殖，并保護IL-1β誘導(dǎo)的ATDC5免受OA的進一步進展。此外，關(guān)節(jié)內(nèi)注射水凝膠到OA誘導(dǎo)的小鼠模型中可以促進糖胺聚糖的合成，并保護軟骨免受降解。
Guoqing Li, et al. An injectable liposome-anchored teriparatide incorporated gallic acid-grafted gelatin hydrogel for osteoarthritis treatment. Nature Communications. 2023DOI：10.1038/s41467-023-38597-0https://www.nature.com/articles/s41467-023-38597-0
3. Joule：用于高光子/高能效太陽能驅(qū)動合成的低成本光反應(yīng)器
太陽能驅(qū)動的光催化過程是一個新興領(lǐng)域，其激發(fā)了人們對地球未來可持續(xù)能源發(fā)展的探索。利用二氧化碳和水作為原料，光催化工藝可以為未來世界的經(jīng)濟發(fā)展提供能源和碳原料。然而，直到今天，低的光催化效率和高成本的光反應(yīng)技術(shù)仍然是大規(guī)模光催化過程的障礙。近日，卡爾斯魯厄理工學(xué)院Paul Kant報道了用于高光子/高能效太陽能驅(qū)動合成的低成本光反應(yīng)器。1) 作者引入了一種低成本、微結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器概念，其適用于小型分散和大型太陽能發(fā)電場應(yīng)用。而其關(guān)鍵特征是以低的設(shè)計復(fù)雜性和系統(tǒng)成本實現(xiàn)了高的光催化效率。2) 此外，光學(xué)建模和分析揭示了其損失機制，并為光反應(yīng)器提供了簡明的設(shè)計指南。該指南建立了設(shè)計參數(shù)和性能指標(biāo)之間的聯(lián)系，從而為太陽能光合作用領(lǐng)域的適應(yīng)和進一步發(fā)展提供了基礎(chǔ)。
Paul Kant, et al. Low-cost photoreactors for highly photon/energy-efficient solar-driven synthesis. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.006https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.006
4. JACS：Au/H-MOR選擇性甲烷氧化制備甲醇
通過O2將甲烷選擇性氧化為甲醇是將甲烷轉(zhuǎn)化為附加值產(chǎn)物，但是同時也是最有挑戰(zhàn)性的反應(yīng)，因為甲醇產(chǎn)物的反應(yīng)活性比甲烷更高。有鑒于此，廈門大學(xué)王野、Wei Zhou、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Christophe Copéret等報道將Au納米粒子修飾在絲光沸石（mordenite），在CO存在時，溶液相使用O2進行甲烷選擇性氧化。1）研究發(fā)現(xiàn)羥基自由基和氫過氧化物起到活化和轉(zhuǎn)化作用，同時催化劑的Au對甲醇的親和性非常弱，導(dǎo)致價高的甲醇選擇性。2）150 ℃時的甲醇產(chǎn)率達到1300 μmol gcat-1 h-1，對應(yīng)于280 mmol gAu-1 h-1，甲醇選擇性達到75 %，比大多數(shù)催化劑更好。
Wangyang Wang, et al, Selective Oxidation of Methane to Methanol over Au/H-MOR, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04260https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04260
5. JACS：具有剛性和光穩(wěn)定性的短波紅外染料用于高對比度多路復(fù)用成像
超過1200 nm的短波紅外(SWIR)光譜區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的組織穿透深度，其在診斷、治療和手術(shù)等領(lǐng)域中也具有廣闊的應(yīng)用潛力。有鑒于此，華東理工大學(xué)楊有軍教授設(shè)計了一種新型的熒光支架EC7。1）EC7在CH2Cl2中的最大吸收/發(fā)射波長為1204/1290 nm，摩爾吸收率為3.91 × 105 cm?1 M?1，并且對400 ~ 900 nm光具有高透明度。由于其獨特的結(jié)構(gòu)剛性，因此EC7還可以表現(xiàn)出對光漂白和對稱破壞的高抗性。2）實驗結(jié)果表明，EC7能夠用于體內(nèi)生物成像，并且可以與較短波長的類似物進行耦合以實現(xiàn)高對比度復(fù)用。研究者也成功地將其用于對術(shù)中肝膽系統(tǒng)的高對比度雙通道成像和體內(nèi)腸、胃和血管的三通道成像。綜上所述，該研究構(gòu)建的EC7有望為拓展超過1200 nm的SWIR區(qū)域在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用提供新的方案和參考。
Ruwei Wei. et al. Rigid and Photostable Shortwave Infrared Dye Absorbing/Emitting beyond 1200 nm for High-Contrast Multiplexed Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c00594https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00594
6. JACS：從微觀水平理解非溶解稀釋劑的溶劑化學(xué)可有助于實現(xiàn)高電壓/倍率水性超級電容器
局部“鹽包水”（LWIS）電解質(zhì)是下一代高壓水性電解質(zhì)的理想材料，在這一體系中，高功能稀釋劑決定了LWIS電解質(zhì)的性能。大連理工大學(xué)邱介山和于暢將溶劑的供體數(shù)量確定為溶劑和鹽之間相互作用強度的描述符，以篩選對溶劑化微環(huán)境和原始高鹽電解質(zhì)的固有性質(zhì)幾乎沒有影響的有機稀釋劑，并進一步構(gòu)建了一種新型低粘度電解質(zhì)，該電解質(zhì)具有低劑量的LiNO3鹽和保持良好的固有Li+–NO3–––H2O簇。1）研究提出了非溶解性稀釋劑乙腈（AN），其具有構(gòu)建LWIS電解質(zhì)的能力，該電解質(zhì)具有不燃性、親電極性、較低的粘度、降低的鹽劑量和提高約280倍的離子擴散系數(shù)。2）AN獨特的稀釋和非溶劑化效應(yīng)揭示了陽離子-陰離子-H2O團簇和AN及H2O之間存在著加強的分子間氫鍵，進一步增強了H2O的穩(wěn)定性并將電壓窗口擴大到3.28V。
Jinhe Yu, et al. Microscopic-Level Insights into Solvation Chemistry for Nonsolvating Diluents Enabling High-Voltage/Rate Aqueous Supercapacitors. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02754
7. JACS：自毀型光敏劑用于實現(xiàn)自我報告的癌癥光學(xué)治療
能夠精確靶向并在光照下改變熒光的光敏劑可以準(zhǔn)確地自報告光敏劑發(fā)揮作用的地點和時間，從而實現(xiàn)對治療過程的可視化和對治療結(jié)果的精確調(diào)節(jié)，這也是精準(zhǔn)化和個性化醫(yī)療所不懈追求的目標(biāo)。有鑒于此，澳門大學(xué)張宣軍教授、陳強教授和南方科技大學(xué)吳長鋒教授通過采用光調(diào)控的氧化裂解C=C鍵的策略而構(gòu)建了一種自毀型光敏劑，其可以產(chǎn)生大量的活性氧以裂解釋放自我報告的紅光發(fā)射產(chǎn)物，并引發(fā)非凋亡性細胞脹亡。1）實驗通過結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，強吸電子基團能有效抑制C=C鍵的斷裂和光毒性，這使得研究者可以通過不同的谷胱甘肽(GSH)響應(yīng)基團來制備NG1-NG5，使光敏劑暫時失活并猝滅其熒光。研究發(fā)現(xiàn)，含有2-氰基-4-硝基苯-1-磺酰基的NG2對谷胱甘肽的響應(yīng)性較好，其可在弱酸性條件下對GSH表現(xiàn)出更好的反應(yīng)性，因此有望用于GSH升高的弱酸性腫瘤微環(huán)境中。2）實驗進一步通過將其與結(jié)合整合素αvβ3的環(huán)五肽(cRGD)進行錨定而合成了NG-cRGD。在A549異種移植腫瘤小鼠中，由于腫瘤部位GSH升高，因此NG-cRGD能夠成功地恢復(fù)近紅外熒光，并隨后在光照射下被切割以釋放出紅光發(fā)射產(chǎn)物，從而報告光敏劑發(fā)揮作用的情況，并同時通過觸發(fā)細胞脹亡以有效地消融腫瘤。綜上所述，該研究構(gòu)建的自毀型有機光敏劑能夠進一步推動自我報告光學(xué)治療在準(zhǔn)腫瘤精治療領(lǐng)域中的發(fā)展。
Chunfei Wang. et al. Self-Immolative Photosensitizers for Self-Reported Cancer Phototheranostics. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c01666https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01666
8. Angew：烯胺酮COF增強光催化制氫性能
COF能夠預(yù)先設(shè)計材料結(jié)構(gòu)和功能，是具有前景的光催化材料。但是目前人們研究主要局限在亞胺COF，具有穩(wěn)定性和光催化活性不足的缺點。有鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)江海龍等報道合成了一系列烯胺酮COF，展示了優(yōu)異的可見光催化制氫活性，比亞胺COF的制氫性能提高44倍~1078倍，同時區(qū)別僅為鏈接結(jié)構(gòu)（烯胺酮 vs 亞胺）的區(qū)別。1）制備的烯胺酮COF具有增強的光吸收性能，更好的激子解離，更好的穩(wěn)定性，從而得到優(yōu)異的可見光催化制氫性能。2）通過后處理的方式將亞胺COF轉(zhuǎn)化為喹啉COF，發(fā)現(xiàn)喹啉COF的光催化活性比亞胺COF顯著改善。由于烯胺酮COF具有合成簡單，催化活性優(yōu)異，但是光催化活性的增強作用非常有限（3-107倍）。
Xinyu Guan, et al, Enaminone-linked Covalent Organic Frameworks for Boosting Photocatalytic Hydrogen Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202306135https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202306135
9. Angew綜述：有序自組裝的有機熒光團用于傳感和成像
湖南大學(xué)張曉兵教授和任天兵助理教授對用于傳感和成像的有序自組裝有機熒光團的相關(guān)研究進行了綜述。1）基于傳統(tǒng)有機熒光團的熒光成像已被廣泛應(yīng)用于細胞和體內(nèi)研究。然而，這些熒光團也會因易發(fā)生擴散而存在諸多不足，例如低的信號與背景比(SBR)和假的陽性/陰性信號等。有序自組裝的功能化有機熒光團有望能夠克服這些挑戰(zhàn)，其在過去的幾十年里也得到了研究者的普遍關(guān)注。這些熒光團可以通過有序的自組裝過程形成納米聚集體，從而延長其在細胞內(nèi)和體內(nèi)環(huán)境中的駐留時間。目前，基于自組裝的熒光團也逐漸發(fā)展成為了一個新興的領(lǐng)域。2）作者在文中綜述了自組裝熒光團的研究進展和面臨的挑戰(zhàn)，重點介紹了其歷史沿革、自組裝機制和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，旨在進一步推動用于原位成像，傳感和治療的功能化有機熒光團的發(fā)展。
Zhe Li. et al. Orderly-Self-Assembly of Organic Fluorophores for Sensing and Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202305742https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202305742
10. AM：空心納米PdSn電催化氧化甘油
金屬間納米材料具有非常優(yōu)異的催化活性，因為其中具有規(guī)則原子排布的非傳統(tǒng)晶相。如何控制調(diào)控晶相進行金屬間納米材料的合成，并且制備獨特空心結(jié)構(gòu)金屬間納米材料仍非常困難。有鑒于此，香港城市大學(xué)張華等通過晶種法合成兩種不同晶相空心PdSn金屬間納米粒子，正交晶相Pd2Sn和單斜晶相Pd3Sn2。1）通過調(diào)節(jié)晶相和晶體形貌，空心正交Pd2Sn納米粒子實現(xiàn)優(yōu)異的甘油電催化氧化，比非空心正交Pd2Sn、空心單斜Pd3Sn2、Pd/C的性能更好。2）通過原位紅外表征測試方法研究反應(yīng)機理，發(fā)現(xiàn)空心正交Pd2Sn能夠比Pd/C更輕松的切斷C-C化學(xué)鍵。本文研究有助于控制合成具有多種應(yīng)用前景的空心金屬間納米材料。
Biao Huang, et al, Seeded Synthesis of Hollow PdSn Intermetallic Nanomaterials for Highly Efficient Electrocatalytic Glycerol Oxidation, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302233https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202302233
11. AEM：預(yù)鋰化：實現(xiàn)高能量密度電池實際應(yīng)用的關(guān)鍵策略
為了滿足對高能量密度電池的需求，合金型和轉(zhuǎn)換型陽極材料因其高比容量而越來越受到關(guān)注。然而，初始循環(huán)過程中巨大的不可逆鋰損失顯著降低了全電池的能量密度，這限制了其實際應(yīng)用。近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)慈立杰、陸敬予、李德平對實現(xiàn)高能量密度電池實際應(yīng)用的預(yù)鋰化策略進行了綜述研究。1) 科研工作者已經(jīng)開發(fā)了各種陽極預(yù)鋰技術(shù)來補償初始鋰損失，并已經(jīng)提出了陰極預(yù)鋰化，進而證明其電化學(xué)性能顯著提高，同時具有良好的可擴展性和與現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝的兼容性。2) 作者全面綜述了陽極和陰極預(yù)鋰化策略的最新進展，并討論了其實際應(yīng)用中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。該綜述旨在為其大規(guī)模實際應(yīng)用提供更好的建議和幫助。
Hongqiang Zhang, et al. Prelithiation: A Critical Strategy Towards Practical Application of High-Energy-Density Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300466https://doi.org/10.1002/aenm.202300466
12. AEM: 用于超過24%功率轉(zhuǎn)換效率的高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的吲哚吲哚基空穴傳輸材料
空穴傳輸材料（HTM）的新概念激發(fā)了研究人員開發(fā)高性能、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。特別是，小分子有機半導(dǎo)體由于其高再現(xiàn)性和易于合成而被廣泛研究用于HTM。近日，首爾大學(xué)Soo Young Park、韓國加圖立大學(xué)Byeong-Kwan An報道了用于超過24%功率轉(zhuǎn)換效率的高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的吲哚吲哚基空穴傳輸材料。1) 作者開發(fā)了一種新型線性系列的吲哚吲哚（IDID）基空穴傳輸材料，包括氟化IDID核（IDIDF）和多個噻吩環(huán)。通過改變烷基的位置和主鏈的長度，作者系統(tǒng)研究了IDIDF衍生物的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系。該材料的本征性質(zhì)根據(jù)內(nèi)噻吩環(huán)的烷基位置而顯著不同。優(yōu)化后的材料具有更好的溶解性、良好的分子堆積模式和優(yōu)異的空穴遷移率。2) 使用最佳分子IDIDF2的PSC在非摻雜條件下產(chǎn)生23.16%的功率轉(zhuǎn)換效率，在摻雜條件下獲得24.24%的功率轉(zhuǎn)換率，這是n-i-p平面器件中最高的性能之一。基于IDIDF2的PSCs在熱老化（85°C）和相對濕度為85%的條件下，分別在1500小時內(nèi)實現(xiàn)了優(yōu)異熱穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。
Dong Won Kim, et al. Indoloindole-Based Hole Transporting Material for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells Exceeding 24% Power Conversion Efficiency. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300219https://doi.org/10.1002/aenm.202300219
