1.夏幼南Angew：納米復(fù)合材料的生物醫(yī)藥應(yīng)用復(fù)合納米材料具有多種多樣的醫(yī)藥應(yīng)用，有鑒于此，佐治亞理工學(xué)院夏幼南教授對(duì)用于醫(yī)藥領(lǐng)域的復(fù)合納米材料進(jìn)行總結(jié)，包括設(shè)計(jì)和制備復(fù)合納米材料的原理、技術(shù)、目前的相關(guān)進(jìn)展。1）首先介紹材料復(fù)合的基本原理，隨后討論材料復(fù)合如何產(chǎn)生額外的功能，以及復(fù)合材料能夠增強(qiáng)性能的作用。隨后從復(fù)合材料的納米結(jié)構(gòu)、納米復(fù)合物、MOF、生物復(fù)合材料的相關(guān)制備方法進(jìn)行重點(diǎn)介紹。2）作者同樣展示了復(fù)合納米材料在先進(jìn)醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)，包括納米醫(yī)藥、再生醫(yī)學(xué)、診斷學(xué)、生物制造等。最后作者總結(jié)了納米復(fù)合材料在醫(yī)療領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。Dong Zhang, Yidan Chen, Min Hao, Younan Xia, Putting Hybrid Nanomaterials to Work for Biomedical Applications, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202319567https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2023195672.Angew：?jiǎn)卧覥u室溫催化苯的氧化 將單原子催化劑構(gòu)筑合適的電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)，從而能夠得到能夠在室溫進(jìn)行苯催化氧化反應(yīng)的催化劑是令人向往的目標(biāo)。但是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)仍具有非常大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，蔚山科學(xué)技術(shù)院Jong-Beom Baek、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉慶華、復(fù)旦大學(xué)李峰、大連理工大學(xué)劉偉等報(bào)道通過(guò)一種新型磷化物P3N5原位向Cu引入磷，構(gòu)筑了含有磷的Cu單原子催化劑，將這個(gè)催化劑命名為Cu/NPC，通過(guò)與N和P配位，單原子Cu/NPC催化劑在苯的室溫催化氧化反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異的性能和選擇性。1）Cu/NPC催化劑的特點(diǎn)是在N-P-C基底上修飾幾何結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)突出的Cu單原子。通過(guò)嚴(yán)格的分析，包括XAS和XPS，說(shuō)明Cu與N和P配位化學(xué)鍵。通過(guò)第一性原理計(jì)算，說(shuō)明結(jié)構(gòu)畸變的Cu-N2-P2單原子位點(diǎn)能夠進(jìn)行苯的選擇性氧化生成苯酚。2）Cu/NPC催化劑表現(xiàn)比Cu/NC單原子催化劑在C-H鍵活化反應(yīng)的能量更加適合進(jìn)行，因此在室溫的苯催化氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了50.3 %的轉(zhuǎn)化率和99.3 %的苯酚選擇性。此外，Cu/NPC催化劑的TOF達(dá)到263 h-1，質(zhì)量活性達(dá)到35.2 mmol g-1 h-1，這個(gè)性能是目前苯氧化生成苯酚最好的結(jié)果。 Wei Che, Pai Li, Gao-Feng Han, Hyuk-Jun Noh, Jeong-Min Seo, Jong-Pil Jeon, Changqing Li, Wei Liu, Feng Li, Qinghua Liu, Jong-Beom Baek, Out-of-Plane Single-Copper-Site Catalysts for Room-Temperature Benzene Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202403017https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024030173.JACS：高密度催化活性位點(diǎn)并不代表更高反應(yīng)速率通常人們認(rèn)為更高密度的催化位點(diǎn)能夠產(chǎn)生更高的催化反應(yīng)速率。有鑒于此，華中科技大學(xué)翟天佑、趙英鶴等報(bào)道通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬模擬電化學(xué)生成氣體的過(guò)程，說(shuō)明在生成氣體的電催化反應(yīng)中，高濃度催化活性位點(diǎn)并不對(duì)應(yīng)于更高的反應(yīng)速率。1）通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算方法模擬電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程生成氣體的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)更高密度的催化活性位點(diǎn)可能導(dǎo)致反應(yīng)速率降低。進(jìn)一步分析結(jié)果說(shuō)明氣體產(chǎn)物分子聚集在催化活性位點(diǎn)附近導(dǎo)致這種不正常的現(xiàn)象。 2）這項(xiàng)工作是對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的挑戰(zhàn)，有助于開發(fā)性能更好的生成氣體產(chǎn)物的電催化劑。Teng Liu, Yinghe Zhao*, and Tianyou Zhai*, Does a Higher Density of Active Sites Indicate a Higher Reaction Rate?, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c14625https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c146254.JACS：Ir單原子促進(jìn)?上金屬氧的共價(jià)性直接分子內(nèi)氧偶聯(lián)析氧反應(yīng) (OER) 是各種電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基石過(guò)程，對(duì)于全球追求碳中和至關(guān)重要。然而，其多步質(zhì)子-電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的緩慢動(dòng)力學(xué)需要高超電勢(shì)，導(dǎo)致相當(dāng)大的能量效率低下。近日，山東大學(xué)Kepeng Song，Jian-Jun Wang 探討了在析氧反應(yīng)(OER)過(guò)程中催化劑動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)途徑之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用，強(qiáng)調(diào)了原子水平和局部配體結(jié)構(gòu)洞察在制備高活性電催化劑中的重要性。1）研究人員利用定制的離子交換反應(yīng)和電化學(xué)動(dòng)態(tài)重構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新的催化結(jié)構(gòu)，其特征是單個(gè)Ir原子錨定在NiOOH上(Ir1@NiOOH)。這一新的方法包括用Ir戰(zhàn)略性地取代Fe，促進(jìn)硒預(yù)催化劑向活性(氧)氫氧化物的轉(zhuǎn)變。2）這種元素取代促進(jìn)了O2p帶的上移，并增強(qiáng)了金屬?的氧共價(jià)性，從而改變了OER機(jī)制，使活性增強(qiáng)。原位差示電化學(xué)質(zhì)譜(DEM)證實(shí)了NiOOH由單金屬位機(jī)制(SMSM)向雙金屬位機(jī)制(DMSM)的轉(zhuǎn)變，并得到了理論上的支持。3）值得注意的是，Ir1@NiOOH電極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電催化性能，在10和1000 mA cm?2電流密度下，分別達(dá)到了142mV和308 mV的過(guò)電位，為OER的電催化樹立了新的基準(zhǔn)。Zhao-Hua Yin, et al, Ir Single Atoms Boost Metal?Oxygen Covalency on SelenideDerived NiOOH for Direct Intramolecular Oxygen Coupling, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.3c137465.Nature Commun：Ag催化氧-碳置換反應(yīng)合成環(huán)丙烷環(huán)氧化合物(Epoxides)是非常重要的氧雜環(huán)化合物，環(huán)氧化物是醫(yī)藥化學(xué)的藥效基團(tuán)。近期人們發(fā)現(xiàn)環(huán)氧化物是單原子置換反應(yīng)的理想反應(yīng)物。以往報(bào)道的環(huán)氧化合物的氧-碳置換反應(yīng)通常需要高溫反應(yīng)，并且產(chǎn)率較低，而且這種方法的底物種類非常少，而且官能團(tuán)容忍性較差。因此目前氧-碳原子置換反應(yīng)仍是個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。 有鑒于此，東北師范大學(xué)畢錫和等報(bào)道Ag催化反應(yīng)進(jìn)行環(huán)氧化物的氧-碳置換反應(yīng)，這種反應(yīng)能夠一步發(fā)生，通過(guò)使用三氟甲基N-三甲苯磺酰腙提供碳原子，通過(guò)脫氧/[2+1]環(huán)加成的串聯(lián)反應(yīng)將環(huán)氧化物轉(zhuǎn)化為環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)。1）該反應(yīng)方法表現(xiàn)優(yōu)異的官能團(tuán)容忍性，將烯烴合成過(guò)程結(jié)合得到整體氧-碳置換反應(yīng)。該反應(yīng)能夠?qū)h(huán)氧化物的生物活性天然產(chǎn)物和藥物進(jìn)行后期衍生化。2）通過(guò)反應(yīng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)和DFT理論計(jì)算結(jié)果給出反應(yīng)機(jī)理，以及反應(yīng)具有化學(xué)選擇性和立體選擇性的原因。 Li, L., Sivaguru, P., Wei, D. et al. Silver-catalyzed direct conversion of epoxides into cyclopropanes using N-triftosylhydrazones. Nat Commun 15, 1951 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-46188-w https://www.nature.com/articles/s41467-024-46188-w6.Nature Communications：基于四面體納米結(jié)構(gòu)的NgAgo可穿戴微針對(duì)超痕量核酸的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)利用可穿戴設(shè)備對(duì)核酸生物標(biāo)志物進(jìn)行實(shí)時(shí)和連續(xù)監(jiān)測(cè)，在個(gè)人健康管理方面具有潛力，特別是在大流行監(jiān)測(cè)或重癥監(jiān)護(hù)病房疾病的背景下。然而，實(shí)現(xiàn)高靈敏度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性仍然具有挑戰(zhàn)性。鑒于此，來(lái)自復(fù)旦大學(xué)方雪恩研究出一種基于四面體納米結(jié)構(gòu)的gregoryi Argonaute自然桿菌（NgAgo），用于在可穿戴設(shè)備上長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)體內(nèi)超痕量未擴(kuò)增核酸（無(wú)細(xì)胞DNA和RNA）的敗血癥。1) 該研究表明，這種集成無(wú)線可穿戴設(shè)備由柔性電路板、微針生物傳感器和具有富集能力的可拉伸表皮貼片組成；2) 此外，該研究通過(guò)NgAgo/guide DNA對(duì)核酸的識(shí)別機(jī)制和Debye距離內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)換，證實(shí)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)細(xì)胞DNA和RNA的適用性，其靈敏度為0.3fM，最長(zhǎng)可達(dá)14天，并且，該研究結(jié)果為體內(nèi)高靈敏度分子識(shí)別和核酸的體內(nèi)檢測(cè)提供了依據(jù)。 Yang, B., Wang, H., Kong, J. et al. Long-term monitoring of ultratrace nucleic acids using tetrahedral nanostructure-based NgAgo on wearable microneedles. Nat. Commun. (2024).10.1038/s41467-024-46215-whttps://doi.org/10.1038/s41467-024-46215-w7.Chem. Rev.：廢鋰離子電池直接再生中的回收方法便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的普及導(dǎo)致鋰離子電池的消耗量急劇增加，引發(fā)了人們對(duì)廢舊鋰離子電池處理和回收的擔(dān)憂。然而，目前全球鋰離子電池的回收率極低。近日，中國(guó)科學(xué)院Cheng Huiming、清華大學(xué)Zhou Guangmin、上海交通大學(xué)Liang Zheng綜述研究了廢鋰離子電池直接再生中的回收方法。 1) 基于冶金的回收方法依賴于具有高溫焙燒/酸浸工藝和許多化學(xué)試劑的連續(xù)分解和提取步驟。這些方法繁瑣，經(jīng)濟(jì)可行性較差，回收產(chǎn)品大多是合金或鹽。為了簡(jiǎn)化工藝并提高經(jīng)濟(jì)效益，迫切需要新的回收方法，因此人們提出了直接回收/再生作為下一代方法。2) 作者對(duì)直接回收方法的起源、現(xiàn)狀和前景進(jìn)行了全面綜述，并系統(tǒng)分析了目前的回收方法，總結(jié)了它們的局限性，指出了發(fā)展直接回收方法的必要性。此外，該綜述還為未來(lái)大規(guī)模工業(yè)化的直接回收方法以及綠色高效的回收系統(tǒng)提供了指導(dǎo)。Junxiong Wang et.al Toward Direct Regeneration of Spent Lithium-Ion Batteries: A Next-Generation Recycling Method Chem. Rev. 2024DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00884https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c008848.ACS Nano：基于邏輯“AND門電路”、表達(dá)Gasdermin蛋白的納米平臺(tái)可誘導(dǎo)特異性細(xì)胞焦亡以增強(qiáng)免疫治療gasdermin蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡在腫瘤免疫治療領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，gasdermin蛋白低表達(dá)以及由非特異性細(xì)胞焦亡導(dǎo)致的全身毒性等問(wèn)題仍會(huì)嚴(yán)重限制該策略的臨床應(yīng)用。有鑒于此，鄭州大學(xué)陳真真教授和王永超研究員設(shè)計(jì)了一種合成生物學(xué)策略，將焦亡誘導(dǎo)質(zhì)粒(pPHS)負(fù)載到錳(Mn)摻雜的碳酸鈣納米顆粒上，并包裹腫瘤源性細(xì)胞膜，構(gòu)建了一種能夠誘導(dǎo)腫瘤特異性焦亡的納米平臺(tái)M-CNP/Mn@pPHS。1）M-CNP/Mn@pPHS具有良好的腫瘤靶向性。被腫瘤細(xì)胞內(nèi)化后，MCNP/Mn@pPHS會(huì)在酸性內(nèi)體環(huán)境中降解，使得質(zhì)粒pPHS能夠有效地逃逸內(nèi)體。研究發(fā)現(xiàn)，以Hif-1α和Sox4為兩個(gè)輸入信號(hào)、以gasdermin D誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡為輸出信號(hào)、根據(jù)“AND門電路”邏輯策略設(shè)計(jì)的pPHS能夠觸發(fā)腫瘤特異性細(xì)胞焦亡。只有在同時(shí)高表達(dá)Hif-1α和Sox4的細(xì)胞中，輸出信號(hào)gasdermin D才會(huì)被表達(dá)。2）由于Hif-1α和Sox4均在腫瘤細(xì)胞中特異性表達(dá)，因此M-CNP/Mn@pPHS能夠?qū)崿F(xiàn)具有腫瘤特異性的gasdermin D表達(dá)，從而可引起細(xì)胞焦亡，觸發(fā)有效的免疫反應(yīng)，并且不會(huì)產(chǎn)生顯著的全身毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該納米平臺(tái)釋放的Mn2+可通過(guò)刺激cGAS-STING通路進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)。因此，M-CNP/Mn@pPHS能夠有效地抑制腫瘤生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)體內(nèi)腫瘤消退（79.8%）。綜上所述，該研究構(gòu)建的基于邏輯“AND門電路”的gasdermin納米平臺(tái)能夠誘導(dǎo)腫瘤特異性細(xì)胞焦亡，并且具有極低的全身毒性。Xiaoxi Wang. et al. Logic “AND Gate Circuit”-Based Gasdermin Protein Expressing Nanoplatform Induces Tumor-Specific Pyroptosis to Enhance Cancer Immunotherapy. ACS Nano. 2024 DOI: 10.1021/acsnano.3c09405https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09405
