纳米人|前沿科技顶刊日报 20180819

纳米人

2018-08-19

1. Nat. Biotechnol.：活细菌疗法治疗代谢功能紊乱

苯丙酮尿症（PKU）是一种遗传性疾病，其特征是无法代谢苯丙氨酸（Phe）并且可能导致神经毒性。为了提供一种替代限制蛋白质饮食的方案，Isabella等人设计了在哺乳动物肠道缺氧条件下表达Phe代谢酶的大肠杆菌SYNB1618。对PKU小鼠模型注射SYNB1618后与对照组相比，减少了血液中38%的Phe。在健康的猕猴中，实验发现在口服Phe后SYNB1618可以抑制血清中Phe的增加。在小鼠和灵长类动物中，通过SYNB1618将Phe转化为反肉桂酸，后者从尿液中排出，而SYNB1618可在小鼠或灵长类动物的粪便中检测到。这一工作为治疗代谢紊乱的活细菌疗法的提供了新的策略。

Isabella V M, Ha B N, et al. Development of a synthetic live bacterial therapeutic for the human metabolic disease phenylketonuria[J]. Nature Biotechnology, 2018.

DOI: 10.1038/nbt.4222

https://www.nature.com/articles/nbt.4222

2. Nat. Biotechnol.：分泌scfv的CAR-T细胞增强抗肿瘤效果

嵌合抗原受体（CAR）的T细胞治疗肿瘤的疗效可以通过与免疫检查点的阻塞抑制剂结合使用来增强，或者CAR被设计成可以在肿瘤微环境中共同表达促进CAR-T细胞功能的因子。Rafiq等人设计了CAR-T细胞来分泌PD-1阻断单链可变片段（scFv）。这些分泌scfv的CAR-T细胞以一种旁分泌和自分泌的方式作用，改善了CAR-T细胞抗血液和实体肿瘤的活性。这种方法与使用CAR-T细胞和检查点抑制剂的联合疗法相似，效果甚至更好。因为分泌的scFvs只局限于肿瘤，提高了安全性也保护CAR-T细胞免受PD-1抑制，避免系统检查点抑制剂造成的毒性。

Rafiq S, Yeku O O, et al. targeted delivery of a PD-1-blocking scFv by CAR-T cells enhances anti-tumor efficacy in vivo[J]. Nature Biotechnology, 2018.

DOI: 10.1038/nbt.4195

https://www.nature.com/articles/nbt.4195

3. Chem. Soc. Rev.：结构效应对卤化物钙钛矿光电性质的影响

Chen, K.等人综述制备卤化钙钛矿的不同合成方法的观点，并突出了结构因素如晶体结构、晶粒尺寸、纳米尺度、图案排列和分层结构对其光电性能的影响。主要重点是0D、1D和2D纳米结构材料，包括该类材料常用合成方法和关键结构性质。在材料制备和器件制造过程中应精确控制结构因素，以提高目标应用的性能。

Chen K, Schünemann S, Song S, et al. Structural effects on optoelectronic properties of halide perovskites[J]. Chemical Society Review, 2018.

DOI: 10.1039/C8CS00212F

http://dx.doi.org/10.1039/C8CS00212F

4. Nat. Commun.：通过以氧中心的结构排布来理解层状富锂中的电压衰减

富锂（Li_1+xNi_yCo_zMn_1-x-y-zO₂）材料在循环时遭受严重的电压衰减，然而却缺少电压衰减的合理解释。Min Gyu Kim和 Jaephil Cho课题组通过XAS和TEM相结合的方法，对有序和阳离子无序材料进行比较，得出阳离子的排列决定了与电压衰减相关的过渡金属-氧（TM-O）键合和结构可逆性。在循环过程中揭示了特定TM-O键合和TM离子迁移的不同变化，其可以是决定电压衰减程度的关键参数。

Myeong S, Cho W, Jin W, et al. Understanding voltage decay in lithium-excess layered cathode materials through oxygen-centred structural arrangement[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-05802-4

https://www.nature.com/articles/s41467-018-05802-4

5. Nat. Commun.：抑制IRE1核糖核酸酶活性提高化疗药物疗效

目前针对三阴性乳腺癌（TNBC）缺乏有效的治疗方法。Logue等人证明了IRE1核糖核酸酶活性有助于在TNBC细胞中促进致瘤性因子IL-6、IL-8、CXCL1、GM-CSF和TGF 2的产生。进一步的实验证明，化疗药物紫杉醇提高了IRE1核糖核酸酶活性，这将有助于促进紫杉醇介导肿瘤细胞的的扩张。在异种移植的小鼠TNBC模型中，通过抑制IRE1核糖核酸酶活性可以提高紫杉醇介导的肿瘤抑制效果，并且有效降低了肿瘤复发。因此证明了将抑制IRE1核糖核酸酶纳入治疗方案之中可以进一步提高目前化疗药物的治疗效果。

Logue S E, McGrath E P, et al. Inhibition of IRE1 RNase activity modulates the tumor cell secretome and enhances response to chemotherapy[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-05763-8

https://www.nature.com/articles/s41467-018-05763-8

6. ACS Nano：靶向大脑的纳米材料改善中风治疗

中风是世界范围内造成死亡和残疾的重要病因。静脉注射人组织纤溶酶原激活机是目前唯一受到FDA批准的临床治疗方案，但是适合这种方案的只有7%的占比。治疗方案如此单一的原因在于很难攻破血脑屏障（BBB）将药物递送到大脑进行治疗。Guo等人报道了利用可以靶向脑缺血组织中富含的分子的配体介导来靶向大脑的纳米系统。研究证明AMD3100修饰的纳米材料（ASNPs）效果最好.进一步将对中风有良好治疗效果的优降糖和ASNPs结合可以有效提高药物的递送效率，进而改善优降糖对于中风的治疗效果。

Guo X, Deng G, et al. Thrombin-Responsive, Brain-Targeting Nanoparticles for Improved Stroke Therapy[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b04787

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b04787

7. ACS Nano：ROS诱导纳米平台产生肿瘤氧化与抑制HIF-1功能增强放疗

缺氧和低氧诱导因子1（HIF-1）可使得肿瘤抵抗放疗。Meng等人报道了对活性氧物种（ROS）响应的纳米平台增加肿瘤的氧化和抑制HIF-1功能。这种基于二氧化锰的纳米材料将HIF-1抑制剂和其他亲水性阳离子药物输送到肿瘤部位。在与肿瘤组织内过度表达的过氧化氢反应后，Mn²⁺和氧分子分别被释放，用于磁共振成像和肿瘤氧化。并且抑制HIF-1功能，明显减少肿瘤侵袭相关的信号分子的表达，以降低恶性转移的风险。此外还可以通过对PD-L1的调节来缓解T细胞的压力，它的作用类似于检查点抑制剂PD-L1抗体。随后会激活针对肿瘤的特异性免疫反应。

Meng L, Cheng Y, et al. Tumor Oxygenation and Hypoxia-Inducible-Factor-1 Functional Inhibition via a Reactive-Oxygen-Species Responsive Nanoplatform for Enhancing Radiation Therapy and Abscopal Effects[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b03590

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b03590

8. Nano. Lett.：水凝胶填充的纳米孔用于单分子传感

无标记的单分子传感纳米技术是生物医学应用研究的重要方向，常用于在小体积的复杂生物流体中检测低拷贝数的生物分子。其中，固态纳米孔可以被设计用来检测带电分析物的单个分子，在核酸传感领域被成功地应用。Sulaiman等人报道了将石英纳米孔与生物相容的水凝胶结合在一起组成新一代HFN。通过对水凝胶的物理化学性质进行改造，来精细地调整它对特定分子的运输。控制水凝胶网的大小和化学成分，可以将对DNA传输速度降低4个数量级，并检测出直径小于20纳米的纳米孔，其离子强度可与生理条件相媲美。结合无细胞核酸作为癌症诊断或产前检测的血液标记物的应用，HFNs对 DNA片段的传感和尺寸分析显示了其巨大的应用前景。

Sulaiman D A, Cadinu P, et al. Chemically Modified Hydrogel-Filled Nanopores: a Tunable Platform for Single-Molecule Sensing[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03111

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03111

9. ACS Catal.：固相光化学合成Pt单原子

T. Li等人通过沉积沉淀-固相条件下的紫外光照合成了N掺杂多孔C材料负载的单原子Pt催化剂 (Pt₁/NPC)，其中Pt的负载量高达3.8 wt%。酸性条件下Pt₁/NPC催化HER在10 mA/cm²电流密度下的过电势仅为25 mV，质量比活性达到2.86 A/mg_Pt，比商业Pt/C催化剂高24倍。此外，其碱性条件下催化ORR的活性也比商业Pt/C(20%)高4.3倍。构效关系分析发现，这种单原子催化剂活性位点中心Pt-N₄配位结构有利于电子在Pt与载体间的传导，从而提升了反应速率。

Li T, Liu J, Song Y, et al. Photochemical Solid-Phase Synthesis of Platinum Single Atoms on Nitrogen-Doped Carbon with High Loading as Bifunctional Catalysts for Hydrogen Evolution and Oxygen Reduction Reactions[J]. ACS Catalysis, 2018. 

DOI: 10.1021/acscatal.8b02288

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02288

10. ACS Catal.：Pt/SnO_x/CN_x乙醇燃料电池

以生物质材料衍生物乙醇作为燃料电池原料具有能量密度高，性价比高等优势。但是Pt基催化剂在酸性条件下催化乙醇氧化反应EOR过程中会遇到毒化失活的问题。Z. Zhang等人设计合成了Pt/SnO_x/CN_x基三元组分EOR催化材料，并通过CO stripping考察其CO耐受性。他们发现，Pt/SnO_x/N-doped sp²-C 组成的界面处，SnO_x表面羟基物种可以快速氧化Pt表面吸附的CO，从而使其具有良好的CO耐受性。该材料在酸性条件下催化EOR的电流密度可达1187 mA/g_Pt，并且表现出超长的稳定性。

Zhang Z, Wu Q, Hu Z, et al. Efficient Ternary Synergism of Platinum/Tin Oxide/Nitrogen-Doped Carbon Leading to High-Performance Ethanol Oxidation[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b01573

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b01573

11. ACS Catal.：P掺杂C负载超小Ni₂P簇催化硝基选择性加氢

Ni₂P是一种潜在的优越的加氢催化剂，但是大尺寸的Ni₂P受限于较强的Ni-H结合能力，使得其催化加氢活性并不理想。R. Gao等人首先通过DFT理论计算发现，超小尺寸的Ni₂P负载在P掺杂的C基底上之后，会发生载体和Ni₂P之间的电子转移，使得Ni₂P的d带中心降低，从而使得与Ni反键轨道成键的Ni-H变得容易解离脱附，从而提升催化加氢活性。实验上，他们合成了Ni分散度达81.3%的P掺杂C负载的Ni₂P，由于硝基苯类化合物倾向于以硝基作为吸附基团吸附于载体P掺杂C上，使得其催化加氢过程表现出超高的选择性。

Gao R, Zou J, et al. Ultradispersed Nickel Phosphide on Phosphorus-Doped Carbon with Tailored d-Band Center for Efficient and Chemoselective Hydrogenation of Nitroarenes[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02091

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02091

12. Chem. Mater.：低毒性溶剂制备Cu₂BaSn(S,Se)₄薄膜太阳能电池

作为更昂贵的基于真空的薄膜沉积工艺的替代方案，Mitzi, David B.等人开发出一种基于低毒性溶剂和环境友好的工艺，并采用Ba(NO₃)₂，Cu(CO₂CH₃)₂和SnI₂等高度可溶前躯体，然后连续硫化/硒化退火。该策略可以制造具有微米级薄膜厚度和晶粒尺寸的高质量Cu₂BaSn(S,Se₎₄吸光层。

Teymur B, Zhou Y, Ngaboyamahina E, et al. Solution-Processed Earth-Abundant Cu₂BaSn(S,Se)₄ Solar Absorber Using a Low-Toxicity Solvent[J]. Chemistry of Materials, 2018.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b02556

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b02556