清华大学祁海Nature、唐本忠、余桂华、王昕等成果速递丨顶刊日报20191228

纳米人

2019-12-31

1. Nature：GPR174-CCL21模块影响体液免疫应答的两性差异

男性对免疫和感染的体液免疫反应以及对抗体介导的自身免疫的敏感性较低。但是，这种性别二态性的潜在机制尚未得到很好的理解。近日，清华大学祁海团队，发现GPR174-CCL21模块影响体液免疫应答的两性差异。研究人员表明，在雄性和雌性小鼠中产生生发中心的B细胞之间存在内在差异。研究人员发现，抗原激活的雄性B细胞不能像雌性B细胞那样有效地将自己定位在次生淋巴器官的滤泡中心（这是生发中心发育的地方）。此外，GPR174是一种X染色体编码的G蛋白偶联受体，可抑制雄性小鼠（而非雌性小鼠）生发中心的形成。这种效应是B细胞所固有的，并且与GPR174增强的B细胞朝向滤泡的T细胞-B细胞边界的位置相关，此外与雄性而非雌性B细胞从S1PR2驱动的滤泡中心定位中分散开来有关。

以GPR174依赖性方式诱导B细胞迁移的条件培养基的生化分离可确定CCL21为GPR174配体。响应CCL21，GPR174触发钙流并优先诱导雄性B细胞迁移。与雌性B细胞相比，雄性中GPR174还与更多的Gαi蛋白相关。摘除睾丸的小鼠的雄性B细胞表现出受损的GPR174介导的向CCL21的迁移，而睾丸激素治疗可以挽救这一缺陷。睾丸激素处理过小鼠的雌性B细胞表现出类似雄性的GPR174–Gαi缔合和GPR174介导的迁移。从雄性B细胞中删除GPR174导致更有效地定位于滤泡中心，形成更多的生发中心，并增加了对B细胞依赖性实验性自身免疫性脑脊髓炎的敏感性。通过鉴定GPR174作为CCL21的受体，并证明了其对B细胞定位和参与生发中心的性别依赖性控制，研究人员揭示了一种机制，即通过该机制来微调B细胞生理，以赋予体液免疫性别二态性。

Ruozhu Zhao, Xin Chen,Weiwei Ma, et al. A GPR174–CCL21 moduleimparts sexual dimorphism to humoral immunity. Nature, 2019.

DOI: 10.1038/s41586-019-1873-0

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1873-0

2. Joule：铁-氮-碳质子交换膜燃料电池催化剂

燃料电池技术即将成为解决交通运输脱碳问题的解决方案之一。受市场波动、有限的可用性和不利的地缘政治位置的影响，它目前使用的铂基催化剂是最大的材料成本因素。因此，以地球上丰富的元素为基础的材料，以及其中不含铂的催化剂，可能是最终的解决方案。在几种此类催化剂中，过渡金属氮碳催化剂表现出足够的活性和耐久性，然而最新的催化剂也是最脆弱的催化剂。

近年来，在燃料电池中加入铁-氮-碳催化剂及其在汽车相关条件下的评估方面取得了初步的成功。所述催化剂可描述为N掺杂的石墨烯类碳质材料，过渡金属原子分散并与石墨烯中含吡啶氮的平面或边缘缺陷相结合。基于此，美国加州大学欧文分校的PlamenAtanassov团队提供了有关这些材料的化学组成和形态的观点，以提供含过渡金属的活性位点的反应性和稳定性。

TristanAsset, Plamen Atanassov. Iron-Nitrogen-Carbon Catalysts for Proton ExchangeMembrane Fuel Cells. Joule, 2019.

DOI:10.1016/j.joule.2019.12.002

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30587-2

3. JACS: 多色可调谐聚合物纳米粒子用于活细胞中的温度感测

开发用于活细胞温度感测的荧光探针是有意义的，但是具有挑战性，因为它应该具有良好的细胞相容性，易于读取和高分辨率的特征。于此，香港科技大学唐本忠院士和华中科技大学张春教授等人成功地合成了可以在水溶液中组装成纳米颗粒的，基于发射星形的笼状有机温敏聚合物。通过封装不同剂量的客体染料（4-二甲氨基-2′-丁氧查尔酮（DMBC）和尼罗红（NR））和级联的Förster共振能量转移（FRET）效应，可以轻松地将获得的纳米粒子的温度分辨率调整为至少0.5℃的全色发射（包括白光发射）。此外，白光发射聚合物杂化纳米颗粒对温度具有可逆的刺激响应，可作为活体细胞温度传感的探针，其荧光颜色在白光发射和橙色发射之间的变化具有良好的细胞相容性。

ZhenWang, Xuewen He, Tuying Yong, Yu Miao, Chun Zhang, and Ben Zhong Tang.Multicolor Tunable Polymeric Nanoparticle from the Tetraphenylethylene Cage forTemperature Sensing in Living Cells. Journal of the American Chemical Society2019.

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11544

4. JACS：ATP触发的DNA纳米结构的变构自组装

响应式自组装是生物系统中的常规过程，在工程系统中是非常重要的。DNA纳米结构为研究这种响应性自组装提供了一个多功能的分子平台。DNA纳米结构的各种触发因素已经被探索。但是，每个触发都需要独特的响应机制。这就给工程化响应能力带来了巨大挑战。

近日，西北大学Xinfeng Zhao，普渡大学Chengde Mao等提出了基于适体的变构机制，用于响应性DNA自组装。适体-配体结合导致DNAmotif改变构象，从而影响motif组装。使用ATP适体模型，作者证明了响应组装。作者认为，这种响应行为将是分子机器，生物成像/生物传感和药物输送的重要环节。

QianLi, Xinfeng Zhao,* Chengde Mao*, et al. ATP-Triggered, Allosteric Self-Assemblyof DNA Nanostructures. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI:10.1021/jacs.9b10272

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10272

5. Angew：结晶诱导的从暗激发态到亮激发态的反转用于构建固体发射可调方酸类化合物

固体状态下具有可调发射的方酸类化合物（SQs）对各种需求至关重要，但是由于聚集时的发射猝灭，实现这一目标仍然存在挑战。近日，北京化工大学Xinggui Gu，中科院化学所Qian Peng等报道了一个独特的SQ，CIEE‐SQ，其表现出强的晶体发射，并经历从暗¹（n+σ，π*）到亮¹（π，π*）激发态的结晶诱导反转。

在温度触发单晶向单晶（SCSC）可逆转变的过程中，分子构象变化可以巧妙地调节CIEE‐SQ的这种激发态。此外，CIEE-SQ和氯仿之间的共晶体在很大程度上稳定了¹（π，π*）状态，增强了跃迁偶极矩并降低了重组能以增强荧光，这有望用于数据加密和解密应用中。该工作极大地鼓舞了研究人员通过激发态操纵来构造固态发射器。

ShuaijunYang, Ping-An Yin, Qian Peng,* Xinggui Gu*, et al. Crystallization‐Induced Reverse from Dark toBright Excited States for Construction of Solid‐Emission‐Tunable Squaraines. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201914437

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201914437

6. Angew：八个二十面体的三维八角组装纳米团簇

纳米材料的高维（即3D）组装是改善其性能的有效手段；但是，在原子级别实现此组装仍然具有挑战性。近日，安徽大学朱满洲，汪恕欣等报道了一种新型的纳米簇[Au₈Ag₅₇(Dppp)₄(C₆H₁₁S)₃₂Cl₂]Cl，该团簇内核具有三维（3D）八聚体组装结构，涉及八个完整二十面体Au@Ag₁₀Au₂的核渗透。

作者通过X射线单晶衍射（SC-XRD）确定了该团簇精确的原子结构，并通过热重分析（TGA），X射线光电子能谱（XPS）和电喷雾电离质谱（ESI-MS）测量进一步进行了证实。此外，作者还发现配体可诱导八聚体完全融合的[Au₈Ag₅₇(Dppp)₄(C₆H₁₁S)₃₂Cl₂]Cl团簇转化为八聚体不完全融合的[Au₈Ag₅₅(Dppp)₄(C₆H₁₁S)₃₄](BPh₄)₂团簇。该工作有望为进一步研究M₁₃纳米构筑单元的组装提供便利。

ShanJin, Manman Zhou, Shuxin Wang,* Manzhou Zhu*, et al. Three‐dimensional (3D) OctamericAssembly of Icosahedral M₁₃ Units in [Au₈Ag₅₇(Dppp)₄(C₆H₁₁S)₃₂Cl₂]Cland Its Derivatives [Au₈Ag₅₅(Dppp)₄(C₆H₁₁S)₃₄](BPh₄)₂. Angew. Chem. Int.Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201914350

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201914350 

7. EES综述：电催化还原二氧化碳：多相分子催化剂的机遇

利用可再生能源将二氧化碳电化学转化为有用的碳原料是解决全球能源危机和碳排放问题的一种有前途的方法。近几十年来，各种电催化剂的发现和发展，使各种产品具有不同的选择性和活性。非均相分子催化剂电催化还原CO₂正成为CO₂利用的一个重要领域。与常用的固体非均相催化剂不同，分子催化剂具有定义明确的结构，可以建立精确的结构模型以更好地了解CO₂还原机理。通过有机合成将功能片段用于分子催化剂的指定改性也为新型高效分子催化剂的开发提供了便利。

均相分子催化剂在一些常用溶剂中的溶解度差，利用率低，回收利用困难。将分子催化剂非均相固定在基体上有可能解决这些问题。南洋理工大学的王昕和剑桥大学的Adrian C. Fisher综述了近年来国内外均相分子催化剂的非均相固定化方法，包括共价/非共价键合、将分子催化剂组装成周期骨架等。还讨论了影响该类催化剂在CO₂电化学还原过程中活性的因素和挑战。

Xin Wang, Libo Sun, Vikas Reddu, Adrian C.Fisher. Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide: Opportunities withHeterogeneous Molecular Catalysts. Energy & EnvironmentalScience, 2020.

DOI: 10.1039/c9ee03660a

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/c9ee03660a#!divAbstract

8. ACS Nano：两个磁铁的故事：构建新型的磁靶向系统

磁靶向策略是利用外部磁场对磁性纳米颗粒(MNPs)进行远程调控的方法，目的是增强MNPs在体内的积累和渗透，其在过去几十年的药物递送系统中也受到越来越多的关注。然而，这种方法还没有成功的实现转化临床，主要是由于其效率较低和MNPs的分布不够可控。目前标准的磁靶向策略往往是使用单一的磁铁，而所受磁靶向控制的MNPs往往仅局限于感兴趣区（ROIs）的表面。南方医科大学沈折玉教授等人对Andrew Tsourkas等人的工作进行了介绍展望。他们利用两个磁铁来在磁靶向的磁铁之间引入恒定的磁场梯度，从而有效地解决了这一难题。这种双磁铁装置也使得MNPs在实体肿瘤模型中的积累和渗透大大增强，因此这一研究也为设计更为高效的磁靶向系统提供了新的思路和方法。

ZijianZhou, Zheyu Shen, Xiaoyuan Chen. et al. Tale of Two Magnets: An AdvancedMagnetic Targeting System. ACS Nano. 2019

DOI:10.1021/acsnano.9b06842

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b06842

9. EnSM综述：柔性钠离子储能装置的进展和挑战

柔性储能设备在新兴的柔性电子市场中具有巨大的发展潜力，从可折叠显示器、可弯曲移动电话、健康监测皮肤传感器到植入式医疗设备，都受到了广泛的关注。为了满足许多实际应用的要求，开发具有低成本，高性能，优异的稳定性和安全性的可靠且柔性的电极仍然是巨大的挑战。另一方面，结构设计也可以增强其灵活性和电化学性能。

由于钠资源成本低、易获取，德克萨斯大学奥斯汀分校的余桂华团队综述了以钠离子为电荷载体的柔性储能装置的研究进展。首先简要介绍了柔性储能系统和柔性钠离子储能装置的发展现状。然后，对柔性钠离子电池（SIBs）中柔性材料的最新进展进行了较为详细的综述，包括碳基基材（如石墨烯、碳布、碳纳米纤维和碳纳米管）、金属基材料（如不锈钢、铜和钛箔）以及其他柔性基材和电解质。接下来详细讨论了其他柔性类钠基能源系统的进展，如光纤型柔性SIBs、钠离子电容器（SICs）、Na-S电池和Na-Se电池。最后，对未来的发展前景和面临的挑战进行了分析，并提出了可能的解决方案。

HongsenLi, Xiao Zhang, Zhongchen Zhao, Zhengqiang Hu, Xin Liu, Guihua Yu. FlexibleSodium-Ion Based Energy Storage Devices: Recent Progress and Challenges. Energy StorageMaterials, 2019.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.12.037

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719311158