1. Nature Materials：聚合物測序?qū)崿F(xiàn)固態(tài)鋰電池
合理設(shè)計(jì)具有高離子傳導(dǎo)性的固體聚合物電解質(zhì)對(duì)于制造先進(jìn)的鋰電池至關(guān)重要。然而，已知的聚合物電解質(zhì)在室溫下具有比液體/陶瓷低得多的離子電導(dǎo)率，這限制了它們?cè)陔姵刂械膶?shí)際應(yīng)用。在這里，復(fù)旦大學(xué)Chen Mao、昆山杜克大學(xué)Lin Xinrong、麻省理工學(xué)院Yang Shao-Horn通過聚合物測序?qū)崿F(xiàn)固態(tài)鋰電池。1) 在交替的聚合物序列中，精確設(shè)計(jì)的重復(fù)單元為均勻的Li+分布、非聚集的Li+-陰離子溶劑化和序列輔助的位點(diǎn)到位點(diǎn)離子遷移奠定了基礎(chǔ)，這有助于將Li+電導(dǎo)率提高三個(gè)數(shù)量級(jí)。2) 組裝后的全固態(tài)電池有助于從環(huán)境溫度到高溫對(duì)鋰金屬進(jìn)行可逆和樹枝晶減輕的循環(huán)。該工作展示了一種強(qiáng)大的分子工程手段，可以獲得用于下一代能源設(shè)備的高離子導(dǎo)電固態(tài)材料。
Shantao Han, et al. Sequencing polymers to enable solid-state lithium batteries. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01693-zhttps://doi.org/10.1038/s41563-023-01693-z
2. Nature Catalysis：識(shí)別和避免氣固界面多相催化劑表征中的死胡同
催化劑表征的目標(biāo)是了解催化材料的結(jié)構(gòu)和性能，以及它們最終如何影響催化性能。然而，表征實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的陷阱會(huì)阻礙其成功解釋和獲得相關(guān)信息。近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Arik Beck、Jeroen A. van Bokhoven報(bào)道了如何識(shí)別和避免氣固界面多相催化劑表征中的死胡同。1) 通過簡化模型條件和樣品來降低表征實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，會(huì)導(dǎo)致表征實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用的催化過程之間存在差距。幾十年來，這些差距一直是爭論的主題。然而，對(duì)這些方面的考慮往往太少，實(shí)際催化過程和模型之間的相關(guān)性應(yīng)該非常重要。2) 從這個(gè)角度出發(fā)，作者討論了催化反應(yīng)、催化劑結(jié)構(gòu)和應(yīng)用條件對(duì)彼此的強(qiáng)烈影響。揭示了多相催化表征中存在的普遍差距，從而能夠建立一套指導(dǎo)方針，最終成功確定結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。
Arik Beck, et al. Identifying and avoiding dead ends in the characterization of heterogeneous catalysts at the gas–solid interface. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01027-xhttps://doi.org/10.1038/s41929-023-01027-x
3. Nature Materials：來自螺環(huán)單體的可溶液處理的聚三唑用于基于膜的烴分離
原油混合物的熱蒸餾是一個(gè)能源密集型過程，占全球能源消耗的1%。由于其固有的能效優(yōu)勢，基于膜的分離是蒸餾的一種有效的替代工藝。佐治亞理工學(xué)院M. G. Finn、Ryan Lively從結(jié)構(gòu)不同的單體中開發(fā)了一個(gè)螺環(huán)聚三唑家族，用于膜應(yīng)用。1) 作者使用銅催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成，并通過分步生長方法制備得到了該聚合物，該方法具有非常快的反應(yīng)速率、高分子量和在常見有機(jī)溶劑中的溶解度以及非互連微孔。作者使用這些材料對(duì)原油和常壓塔底進(jìn)料進(jìn)行分餾，其不但富集了低沸點(diǎn)組分，還去除了微量雜原子和金屬雜質(zhì)，從而證明了利用串聯(lián)膜工藝可以降低原油蒸餾能源成本。2) 在這些苛刻的條件下，基于膜的分子分離具有高的熱穩(wěn)定性和中等水平的動(dòng)態(tài)鏈遷移率，導(dǎo)致微孔之間的瞬態(tài)互連，這正如靜態(tài)和膨脹孔結(jié)構(gòu)的計(jì)算所揭示的那樣。
Nicholas C. Bruno, et al. Solution-processable polytriazoles from spirocyclic monomers for membrane-based hydrocarbon separations. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01682-2https://doi.org/10.1038/s41563-023-01682-2
4. Nature Materials：用于體內(nèi)組織力學(xué)非侵入性成像的磁聲學(xué)蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)
測量完整生物體內(nèi)的細(xì)胞和組織力學(xué)對(duì)于探究力在生理和疾病過程中的作用至關(guān)重要。目前用于研究完整活體的機(jī)械生物學(xué)試劑受到光穿透性和材料穩(wěn)定性差的限制。磁動(dòng)勢超聲是一種新興的組織力學(xué)實(shí)時(shí)體內(nèi)成像方式。盡管如此，它的靈敏度和時(shí)空分辨率都很差。在這里，延世大學(xué)Jinwoo Cheon、Seung-Woo Cho、加州理工學(xué)院Mikhail G. Shapiro報(bào)道了用于體內(nèi)組織力學(xué)非侵入性成像的磁聲學(xué)蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)。1) 作者報(bào)道了磁氣囊泡（MGV），其為基于氣囊泡和磁性納米顆粒的蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，它們可以響應(yīng)周圍組織的不同機(jī)械特性并產(chǎn)生不同的超聲信號(hào)。這些混合納米材料顯著提高了信號(hào)強(qiáng)度和檢測靈敏度。2) 此外，MGV能夠?qū)θS組織和體內(nèi)纖維化模型內(nèi)的機(jī)械性能進(jìn)行非侵入性、長期和定量測量。通過使用MGV作為新型造影劑，作者展示了其對(duì)組織彈性進(jìn)行非侵入性成像的潛力，為機(jī)械生物學(xué)及其在疾病診斷和治療中的應(yīng)用提供了見解。
Whee-Soo Kim, et al. Magneto-acoustic protein nanostructures for non-invasive imaging of tissue mechanics in vivo. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01688-whttps://doi.org/10.1038/s41563-023-01688-w
5. Nature Synthesis：催化不對(duì)稱反應(yīng)合成全碳季立體中心
全碳季立體中心是指具有四個(gè)不同碳取代基的手性碳原子，這種結(jié)構(gòu)基序在天然產(chǎn)物、藥物和生物活性化合物中普遍存在。將這種構(gòu)象受限的立體中心結(jié)合到分子中，可以探索具有增強(qiáng)效力、選擇性和其他藥物相關(guān)特性的化學(xué)空間。開發(fā)高效的催化對(duì)映選擇性方法來構(gòu)建全碳季立體中心對(duì)于藥物發(fā)現(xiàn)非常重要，但在有機(jī)合成中構(gòu)成了長期的挑戰(zhàn)。近日，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所Zhou Jian、湖北工程學(xué)院Zhu Lei、華東師范大學(xué)Zhou Feng通過催化不對(duì)稱反應(yīng)合成全碳季立體中心。1) 去對(duì)稱策略已被確立為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有力方法，并在天然產(chǎn)物和生物活性化合物的全合成中得到了廣泛應(yīng)用。這種方法的特點(diǎn)包括使用相對(duì)容易制備的對(duì)稱底物，減輕構(gòu)建季碳所需克服的空間排斥，通過一次操作就可產(chǎn)生多個(gè)立體中心，以及使用廣泛的催化反應(yīng)。2) 該綜述強(qiáng)調(diào)了2016-2022年期間該領(lǐng)域的主要進(jìn)展，指出了需要克服的挑戰(zhàn)，并概述了仍有待探索的綜合機(jī)遇。
Pengwei Xu, et al. Catalytic desymmetrization reactions to synthesize all-carbon quaternary stereocentres. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00406-3https://doi.org/10.1038/s44160-023-00406-3
6. JACS：利用比率熒光傳感器檢測對(duì)乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝損傷模型中的細(xì)胞鎂失衡
鎂(II)能夠在生物體中發(fā)揮催化、結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)和信號(hào)傳導(dǎo)的作用，其水平異常也與多種病理相關(guān)，包括心血管疾病、糖尿病、代謝綜合征、免疫缺陷、癌癥以及肝臟疾病等。然而，Mg2+在肝臟疾病的病理生理學(xué)中的作用往往會(huì)被干擾性二價(jià)陽離子(如Ca2+)濃度的變化所掩蓋，使得用現(xiàn)有的Mg2+分子指示劑進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)變得更加復(fù)雜。有鑒于此，紐約大學(xué)Daniela Buccella和西班牙卡洛斯三世衛(wèi)生研究所María L. Martínez-Chantar構(gòu)建了一種新的喹啉基熒光傳感器MagZet1，它可以產(chǎn)生激發(fā)和發(fā)射波長的變化，能夠通過熒光顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞Mg2+的比率檢測。1）該新型傳感器能夠以亞毫摩爾解離常數(shù)與靶金屬結(jié)合，并表現(xiàn)出對(duì)Ca2+的10倍選擇性，非常適合檢測細(xì)胞中游離Mg2+的變化。研究發(fā)現(xiàn)，該熒光比值對(duì)生理范圍內(nèi)的pH變化并不敏感，具有比現(xiàn)有指示劑更好的整體性能。2）研究者基于計(jì)算模型進(jìn)一步探究了該新型傳感器的金屬選擇性特征，并將其應(yīng)用于過量對(duì)乙酰氨基酚引起的藥物性肝損傷細(xì)胞模型中，從而揭示了細(xì)胞內(nèi)游離Mg2+的減少和金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)的改變。
Michael Brady. et al. Ratiometric Fluorescent Sensors Illuminate Cellular Magnesium Imbalance in a Model of Acetaminophen-Induced Liver Injury. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05704https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c05704
7. JACS：編織構(gòu)筑二維互穿COF
框架化學(xué)（reticular chemistry）廣泛的使用四面體結(jié)構(gòu)金屬復(fù)合物作為交叉位點(diǎn)用于構(gòu)筑三維的分子編織結(jié)構(gòu)。相比而言，關(guān)于二維框架材料的分子編織結(jié)構(gòu)相關(guān)研究比較少。有鑒于此，加州大學(xué)伯克利分校Omar M. Yaghi等報(bào)道一種新型二維COF材料的方法，這種方法通過控制鏈接配體的角度，能夠形成鏈?zhǔn)綎艡诘?D編織結(jié)構(gòu)。1）通過修飾醛官能團(tuán)和4,4′-氧二苯胺結(jié)構(gòu)的Cu(I)鏈接結(jié)構(gòu)合成該2D編織結(jié)構(gòu)COF。通過2D分子編織構(gòu)筑了COF-523-Cu晶體，通過光譜和電子衍射和X射線衍射等技術(shù)表征COF-523-Cu的結(jié)構(gòu)，揭示其具有二重貫穿柵欄結(jié)構(gòu)。2）這項(xiàng)工作顯著拓展了分子編織概念，而且展示了分子編織如何用于構(gòu)筑化學(xué)結(jié)構(gòu)。
Xing Han, et al, Directing Molecular Weaving of Covalent Organic Frameworks and Their Dimensionality by Angular Control, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c09691https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c09691
8. AM：自適應(yīng)疏水性聚合物觸發(fā)腫瘤細(xì)胞衍生的微粒裂變以增強(qiáng)抗癌藥物遞送
腫瘤細(xì)胞源性微粒(MPs)可作為抗癌藥物的遞送載體。然而，血液循環(huán)時(shí)間短、大體積導(dǎo)致的腫瘤內(nèi)富集和滲透不足、腫瘤細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞(CSCs)的細(xì)胞內(nèi)化受限以及細(xì)胞內(nèi)藥物釋放困難等因素仍會(huì)極大地限制腫瘤細(xì)胞源性MPs藥物遞送系統(tǒng)的抗癌活性。有鑒于此，華中科技大學(xué)甘璐教授和楊祥良教授將基于聚(N-異丙基丙烯酰胺)的自適應(yīng)疏水性聚合物錨定在腫瘤細(xì)胞衍生的微粒上，以用于增強(qiáng)抗癌藥物（DOX）的遞送。1）該聚合物在血液中是親水性的，可以延長負(fù)載DOX的MPs(DOX@MPs)的循環(huán)時(shí)間。在腫瘤酸性微環(huán)境中，該聚合物會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴＞酆衔锏氖杷阅軌蝌?qū)動(dòng)腫瘤細(xì)胞源性MPs分裂形成小囊泡，從而促進(jìn)其在腫瘤中的富集和深入滲透，并增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞和CSC對(duì)DOX@MPs的高效攝取。2）此外，聚合物在酸性溶酶體中的疏水性也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)DOX被釋放到細(xì)胞核中，從而對(duì)腫瘤細(xì)胞和CSC產(chǎn)生顯著的細(xì)胞毒性。綜上所述，這項(xiàng)工作能夠?yàn)楦纳颇[瘤細(xì)胞衍生的MPs的抗癌藥物遞送性能提供一種簡單易行的新策略。
Haojie Liu. et al. Hydrophobicity-Adaptive Polymers Trigger Fission of Tumor-Cell-Derived Microparticles for Enhanced Anticancer Drug Delivery. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202211980https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211980
9. AEM：揭示原子銥調(diào)制鋯摻雜純相磷酸鈷對(duì)陰離子交換膜水電解槽的協(xié)同效應(yīng)
綠色氫氣生產(chǎn)正在成為未來能源的一項(xiàng)重要任務(wù)。水分解是生產(chǎn)高純度綠氫的有效途徑。然而，其需要昂貴的電催化劑，這會(huì)增加生產(chǎn)成本。韓國全北國立大學(xué)Joong Hee Lee、Nam Hoon Kim提出了一種將銥單原子摻入鋯摻雜的純相磷化鈷中的新方法(Ir@Zr–CoP），其可以調(diào)節(jié)電子性質(zhì)并增強(qiáng)電化學(xué)活性位點(diǎn)。1) Ir@Zr–CoP是析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）的雙功能催化劑，它僅需要74和292 mV的低過電位就能實(shí)現(xiàn)10 mA cm?2的電流密度。2) 此外，當(dāng)基于Ir@Zr–CoP的電極被組裝成陰離子交換膜水電解槽時(shí)，該設(shè)備只需要1.88 V的小電池電壓就可以獲得1.0 A cm?2的電流密度，并具有150小時(shí)的高穩(wěn)定性。
Quynh Phuong Ngo, et al. Unveiling the Synergistic Effect of Atomic Iridium Modulated Zirconium-Doped Pure Phase Cobalt Phosphide for Robust Anion-Exchange Membrane Water Electrolyzer Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202301841https://doi.org/10.1002/aenm.202301841
