1. Chem. Rev.：用于RNA治療的化學修飾平臺RNA基療法促進了生物醫學領域的革命性變革，在疾病預防和治療方面具有巨大潛力。然而，盡管其取得了顯著的進展，但這些療法仍面臨巨大挑戰，包括穩定性低和易被核酸酶降解。化學修飾平臺已成為一項創新戰略，專注于RNA結構或其相關遞送載體的精確改進。近日，哈佛醫學院Tao Wei、Chen Wei、Kong Na、廈門大學劉剛對用于RNA治療的化學修飾平臺進行了綜述研究。1) 作者深入研究了這些平臺，強調了它們在提高RNA基治療方法的性能和轉化前景方面的重要性。它包括對各種化學修飾遞送平臺的深入分析，這些平臺在推動RNA療法走向臨床應用方面發揮了重要作用。2) 此外，作者旨在優化RNA分子治療效果的各種化學修飾技術背后的原理。最后，作者對化學修飾RNA藥物的變革性影響提供了重要見解，并描繪了其未來開發和臨床整合的預期軌跡。
Yesi Shi, et al. Chemically Modified Platforms for Better RNA Therapeutics. Chem. Rev. 2024DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00611https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c006112. Chem. Soc. Rev.：光電化學水分解的商業化途徑在目前可用的氫氣（H2）生產工藝中，光電化學（PEC）水分解是對環境影響最小的工藝之一。然而，與蒸汽甲烷重整等更成熟的技術相比，它的生產成本仍然較高。近日，波爾圖大學Adélio Mendes綜述研究了光電化學水分解的商業化途徑。1) 作者特別關注工程方面，并根據電極的結構和氣體分離策略，將PEC設備分為四種主要類型：有線背靠背、無線背靠背、有線并排和有線分離無膜電極。此外，作者對PEC器件的關鍵部件進行了系統概述，并提出需要學術界和工業界之間的緊密融合。 2) 作者綜述了目前的研究工作：（i）構建具有低成本和高度可回收實施方案的模塊化設備；（ii）優化熱力和電力管理；（iii）減少歐姆損耗；（iv）將化學穩定性提高到1000小時；（v）將太陽能集中器與PEC設備耦合；（vi）通過使用有機化合物來促進PEC-H2的生產；以及（vii）在環境和技術經濟層面上達成評估PEC裝置的一致標準化方法。
António Vilanova, et al. The route for commercial photoelectrochemical water splitting: a review of large-area devices and key upscaling challenges. Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D1CS01069G3. Chem. Soc. Rev.：用于能源應用的仿生2D納米流體膜 仿生二維（2D）納米流體膜已被探索用于創建高性能離子傳輸系統，該系統可以模擬生物體的精細傳輸功能。由這些膜制成的先進能源設備具有優異的能量存儲和轉換能力。這一領域的進一步研究和開發對于釋放能源設備的全部潛力，促進高性能設備的發展，以實現現實世界的應用和可持續的未來至關重要。近日，中國科學技術大學Zhang Zhen對用于能源應用的仿生2D納米流體膜進行了綜述研究。1) 作者首先介紹了二維納米流體膜的分類和構建所用的原材料。其次，作者介紹了構建二維膜的自上而下和自下而上的方法。接下來，作者詳細討論了仿生二維膜在滲透能、水力能、機械能、光電轉換、鋰電池和液流電池中的應用。2) 最后，作者展望了2D納米流體膜在未來可能面臨的機遇和挑戰。該篇綜述旨在為構建用于高級能源應用的高性能仿生二維納米流體膜提供廣泛的知識基礎。
Dandan Lei, et al. Bioinspired 2D nanofluidic membranes for energy applications. Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D3CS00382E
4. Nature Commun.：電催化還原CO生成C2+的反應決速步
電催化還原CO是能夠使用可再生能源制備燃料和化學品的一種具有前景的技術，但是人們對于電催化還原CO的機理并不清楚。CO電催化還原機理的主要爭議是反應通過C-C偶聯反應還是CO加氫反應生成多碳產物。有鑒于此，天津大學鞏金龍、丹麥技術大學Brian Seger等報道實驗分析電催化還原CO的反應決速步驟，并且通過研究pH的關系、動力學同位素效應、CO壓力對生成多碳產物的影響。 1）研究結果顯示，即使當pH或電解液氘代情況變化時，產生的多碳產物是不變的。我們通過CO分壓與理論計算，說明電催化還原CO的決速步驟是*CO-*CO偶聯反應。本文研究結果說明兩個*CO之間的二聚是生成多碳產物的決速步驟。當考察市售Cu納米粒子和Cu氧化物的電催化反應，同樣發現催化決速步驟包括*CO之間的偶聯。2）本文研究結果有助于改善電催化還原CO生成多碳產物的反應動力學，并且為改善電催化還原CO生成多碳產物提供理論基礎。
Deng, W., Zhang, P., Qiao, Y. et al. Unraveling the rate-determining step of C2+ products during electrochemical CO reduction. Nat Commun 15, 892 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-45230-1https://www.nature.com/articles/s41467-024-45230-15. Nature Commun.：集成碳量子點的水凝膠光柵的可切換單向發射盡管光致發光不相干，但它的定向發射對于發光領域和納米光子學來說是一種有吸引力的技術。光學亞表面為亞波長尺度的波前工程提供了一條有前途的途徑，使單向發射成為可能。然而，當前的定向發射策略大多基于靜態元表面，實現高性能的單向發射調節仍然是一個挑戰。武漢大學Zhongyang Li和香港大學Shuang Zhang等展示了用于主動可切換單向發射的量子點-水凝膠集成光柵，同時具有小于1.5°的窄發散角和大于45°的大衍射角。 1）作者進一步證明，由于水凝膠形態隨環境濕度的變化而變化，光柵效率的改變導致衍射級發射強度超過7倍的調諧。2）作者提出的可切換發射策略可以促進用于輻射控制和光學成像的有源發光器件技術。
Dai, C., Wan, S., Li, Z. et al. Switchable unidirectional emissions from hydrogel gratings with integrated carbon quantum dots. Nat Commun 15, 845 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45284-1https://doi.org/10.1038/s41467-024-45284-16. Nature Commun.：通過利用分級氫鍵締合的自適應離子皮膚通過可安裝在皮膚上的離子材料進行長期生理監測時，強大的界面順應性至關重要。不幸的是，由于粘度和彈性的不平衡，現有的表皮離子皮膚不夠柔順和耐用，不足以適應卷曲皮膚表面的時變變形。東華大學武培怡和Shengtong Sun等介紹了一種自適應離子皮膚，在超寬的頻率范圍內，它始終在臨界凝膠點狀態下工作，具有幾乎相等的粘度和彈性。 1）這種材料是通過利用分級氫鍵締合來設計的，允許聚合物鏈的連續釋放以產生互補交聯的拓撲纏結。通過體現快速應力松弛、柔軟性、離子傳導性、自修復性、缺陷不敏感性、自粘附性和防水性的特性，這種離子皮膚促進了與循環變形基底的優異界面順應性，并促進了具有減輕的運動偽影的高保真電生理信號的采集。2）所提出的策略是通用的，并且可以將表皮離子皮膚的適用性擴展到更復雜的使用條件。
Ye, H., Wu, B., Sun, S. et al. Self-compliant ionic skin by leveraging hierarchical hydrogen bond association. Nat Commun 15, 885 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45079-4https://doi.org/10.1038/s41467-024-45079-47. Nature Commun.：通過交聯細胞膜隔室產生雙重結構和功能的仿皮膚水凝膠皮膚本質上是細胞膜分隔的水凝膠，具有高機械強度、有效的抗菌能力和強大的免疫能力，為身體提供多種保護作用。能夠制備同時模擬皮膚結構和功能的水凝膠的方法是非常需要的，但已被證明是一個挑戰。上海交通大學Yan Pang、Jinyao Liu和華東理工大學Jie Wei等報道了雙重結構和功能的仿皮膚水凝膠是通過交聯細胞膜室產生的。1）使用烯屬雙鍵官能化的細胞外囊泡作為交聯劑，通過自由基聚合形成交聯網絡。由于囊泡變形介導的拉伸能量的耗散，與常規二乙烯基單體交聯的水凝膠相比，所獲得的隔室交聯網絡顯示出增強的機械強度。仿生水凝膠還表現出特定的抗菌活性和足夠的能力來促進樹突細胞的成熟和激活，因為存在許多細胞外囊泡相關的生物活性物質。此外，通過在炔烴雙端聚合物和疊氮基修飾的細胞外囊泡之間無催化劑點擊反應介導的交聯引入第二個網絡，證明了這種方法在調節所得水凝膠的結構和功能方面的多功能性。 2）這項研究為開發結構和功能雙重可控的皮膚生物材料提供了一個平臺。
Wu, F., Ren, Y., Lv, W. et al. Generating dual structurally and functionally skin-mimicking hydrogels by crosslinking cell-membrane compartments. Nat Commun 15, 802 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45006-7https://doi.org/10.1038/s41467-024-45006-78. Joule：通過非富勒烯電子受體的選擇性核心氟化實現19.7%效率的二元有機太陽能電池開發具有簡化工作機制和制造工藝的高性能二元有機太陽能電池（OSCs）是促進OSCs商業應用的迫切需要。盡管末端氟化已被廣泛應用于獲得高效的非富勒烯受體（NFAs），但很少探索核心氟化。在此，中國科學院Zhu Xiaozhang、Liu Feng采用喹喔啉的結構膨脹性，合成了一系列具有可調光電和聚集性能的NFAs，AQx-nF（n=0–4，表示核上的氟原子數）。 1) AQx-2F不僅提供了適當的能量偏移和結晶度來平衡電荷產生和復合，還表現出改善的偶極矩和3D網絡填充，使纖維形態具有優異的激子/電荷載流子動力學。2) 這些特征產生了19.7%的優異功率轉換效率（PCE），這是有史以來報道的二元OSC的最高值。該工作強調了核心氟化的重要性，為設計更高效的NFA以獲得更高性能的OSC提供了見解。
Kerui Liu, et al. 19.7% efficiency binary organic solar cells achieved by selective core fluorination of nonfullerene electron acceptors. Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.005https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.005
9. JACS：可溶性納米石墨烯C222用于協同光動力/光熱治療
納米石墨烯C222是由一個含有222個碳原子的平面石墨烯所組成，是迄今為止最大的合成平面納米石墨烯。然而，C222的完全不溶性使其難以被進一步加工處理。有鑒于此，廈門大學譚元植教授和楚成超教授通過引入垂直于石墨烯平面的外周取代基，有效地破壞了層間堆疊，使得C222具有良好的溶解度。1）研究發現，吸電子取代基在脫氫環化過程中起著至關重要的作用，能夠使樹狀聚亞苯基前體轉化為C222。破壞層間堆疊后，實驗僅通過引入少量的外周羧基即可使C222能夠溶解于磷酸鹽緩沖液中，濃度可達0.5 mg/mL。2）實驗結果表明，內部的C222核心具有良好的光敏和光熱特性，因此該研究制備的水溶性C222可作為一種單組分的光熱和光動力腫瘤治療藥物，其能夠實現96%的腫瘤抑制效率。
Xiao-Hui Ma. et al. Soluble Nanographene C222: Synthesis and Applications for Synergistic Photodynamic/Photothermal Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c08822https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08822
10. Angew：氧缺陷增強Ni-Co氧化物的光催化CO2轉化
氣體反應物具有非常弱的吸附，但是生成的中間體具有較強的吸附，這導致過渡金屬氧化物催化劑的光催化還原CO2而言是個巨大挑戰。有鑒于此，南洋理工大學徐梽川、四川大學王清遠、成都大學 lin chen等報道將Ni-Co氧化物納米線修飾在石墨烯氣凝膠基底上，發現氧空穴導致Ni-Co氧化物的晶型由尖晶石(spinel phase)轉變為巖鹽相(rock-salt phase)，因此優化催化劑的電子結構，在光催化還原CO2的反應中實現優異的催化活性和選擇性。1）觀測發現氧缺陷導致Ni-Co氧化物從尖晶石晶相轉變為巖鹽晶相，這種晶體結構的變化原因是其中較強的電場以及豐富的氧空穴。在對一系列催化劑研究光催化還原CO2，發現晶相轉變的催化劑表現優異的催化活性和選擇性，生成CO的產率達到12.5 mmol g-1 h-1，CO選擇性高達96.5 %。 2）這種顯著改善的光催化活性是因為催化劑的兩種晶相之間產生較強的界面耦合效應，通過這種界面耦合在界面形成具有方向的電荷轉移，因此優化催化劑的電子結構。晶相的改變導致八面體位點形成更多的Co2+，增強Co-O共價鍵。這種協同作用能夠平衡CO2的表面活化和反應中間體物種的脫附，因此降低反應決速步驟的能壘。
Sudong Yang, et al, Enhancing Photocatalytic CO2 Conversion through Oxygen-Vacancy-Mediated Topological Phase Transition, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202317957https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202317957
