纳米前沿顶刊日报 20181106

纳米人

2018-11-06

1. 南京大学JACS：电致变色材料在分子成像和光动力治疗中的应用

将电致变色材料(EMs)作为环境响应性生物材料来用于监测和控制生物过程的应用在目前仍未得到充分开发。Wu等人将有机π电子EM作为对H₂S响应的发色团来构建荧光探针用于体内的硫化氢检测。实验证明该探针可以用于非侵入性的对小鼠的肝脏成像和肿瘤内硫化氢的进行成像；或者其被进一步应用于作为具有肿瘤靶向性和H₂S激活的近红外光敏剂，用于对小鼠H₂S相关肿瘤的有效光动力治疗(PDT)。这一研究表明EMs有望用于构建H₂S激活的分子成像探针和选择性的肿瘤PDT，实现其在体内进行检测和调节基本生物过程的应用。

Wu L, SunY, et al. Engineering of electrochromic materials as activatable probes formolecular imaging and photodynamic therapy[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI:10.1021/jacs.8b10176

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b10176

2. Angew.：由电场组装和推进的离子Janus液滴

传统的Janus粒子产生主动运动的方法是基于固体粒子，基于液滴的Janus是有趣且少见的。3D主动推进系统的设计要求是具有相对高介电常数但低密度的材料。当使用固体颗粒时，合成活性物质的自组装通常要求移动物体处于近平面的2D形状中，这是一个重要的限制。Steve Granick课题组解决了使用二氧化硅基和金属封盖的Janus固体颗粒传统方法产生的密度不匹配问题，Janus液滴可用作主动推进系统中的构件。其次，使用离子液体基序，液滴系统可以通过简单的表面活性剂方法从核壳到Janus。

Sindoro M& Granick S. Ionic Janus Liquid Droplets Assembled and Propelled by Electric Field[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI:10.1002/anie.201810862

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201810862

3. 卡尔斯鲁厄理工学院Angew.：自组装全酶水凝胶用于生物催化

连续流生物催化技术是工业生物技术中的一个新兴领域，它利用固定在流道中的酶来生产产品。Peschke等人介绍了由两种四聚体酶组成的自组装全酶水凝胶结构，即分别将选择性脱氢酶LbADH和辅助因子-再生葡萄糖1-脱氢酶GDH与SpyTag或SpyCatcher域进行基因融合，生成两个互补的同源四聚体，进而在生理条件下聚合成多孔水凝胶。这种凝胶可以安装在微流控反应器中，在还原前手性酮方面具有极好的选择性，并且在工业条件下具有很强的稳定性。

Peschke T,Bitterwolf P, et al. Self-assembling all-enzyme hydrogels for flow biocatalysis[J].Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201810331

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201810331

4. AM：基于2D材料的异质结构作为高效催化的平台

“组合二者比孤立二者更好”，异质结构赋予了吸引人的催化特性，当异质结构由2D材料构建时，出现了许多有利特征：电子和结构变化赋予了调整载流子分布和迁移率以增强活性的机会；源自异质结构形成的某些缺陷和位错对于催化也是有益的；两个组件之间的界面将提供构建微反应器的机会。Jun He课题组从基本概念的背景出发，追溯了基于2D材料（如GO，g-C₃N₄和MoS₂等）异质结构的设计和应用的逐步发展，重点介绍了其在开发有效催化剂方面的前沿动态，并对未来多功能催化应用的材料提供了个人观点。

Shifa T A,Wang F, Liu Y, et al. Heterostructures Based on 2D Materials: A Versatile Platformfor Efficient Catalysis[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI:10.1002/adma.201804828

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804828

5. 清华大学EES综述：热化学过程提高产氢产率

为了缓解温室气体的排放带来的问题，可持续能源技术的发展和部署显得非常必要。取代化石燃料的有效途径是发展氢能经济。H₂不仅能产生热和电，还能用来合成氨和氢化裂解。H₂传统上由热化学过程产生，例如烃类的蒸汽重整和水汽转换反应(WGS)。然而，受可逆性的影响，这一过程的H₂产率很低。根据勒夏特列原理，使用膜去除H₂或者使用固体吸附剂原位去除CO₂，打破化学平衡，可以克服产率低的问题。这可能会导致能耗降低、反应器尺寸变小，从而降低成本。有鉴于此，在过去的几十年中，通过开发新材料和复杂模型，进行了大量的工作来改进这些工艺。作者批判性地回顾这些研究的最新发展，找出可能的研究差距，并为未来的研究提供建议。

Ji G,  Yao J G,  CloughP T,  et al.  Enhanced hydrogen production from thermochemical processes[J]. Energy & Environmental Science, 2018.

DOI: 10.1039/C8EE01393D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee013

6. Nano Lett.：细菌衍生的可压缩分级多孔碳用于钾离子电池

细菌纤维素（BC）可通过培养细菌大规模可持续地合成制备，BC含有超细纳米纤维网状结构。Hongli Zhu课题组报道了一种可压缩且分级的多孔碳纳米纤维泡沫（CNFF），作为钾离子电池（PIB）负极材料，该泡沫来自丰富的生物材料-BC的热解。研究人员定量分析了CNFF中电容和扩散控制的电荷存储贡献。具有分级多孔3D结构的CNNF自支撑电极在电化学性能测试中表现出优异的倍率和循环稳定性。

Li H,Cheng Z, Zhang Q, et al. Compressible and Hierarchical Porous Carbon for High Performance Potassium-ion Batteries[J]. Nano Letters, 2018.

DOI:10.1021/acs.nanolett.8b03845

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03845

7. AFM：非接触式纳米脑内温度分析仪

大脑温度分布、波动和对外界刺激反应的变化尽管引起了许多研究者的关注，但是人们对其了解得仍然很少，因为利用传统的测温方法来很难实现实时测量。Rosal等人设计了近红外II区(NIR-II,1000-1700 nm)的荧光纳米材料用于通过头皮和颅骨实时提供非接触式脑热传感，并具有很高的分辨率。为了证明这一策略的有效性，实验设计了Ag₂S纳米温度计用来监测大脑在不同过程中的温度调节情况和昏迷时的温度变化。

Rosal B D,Ruiz D, et al. In Vivo Contactless Brain Nanothermometry[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI:10.1002/adfm.201806088

https://doi.org/10.1002/adfm.201806088

8. Adv. Sci.：对转移性乳腺癌细胞的单细胞迁移分析

目前人们对单细胞的研究已经有了重要进展，但是大多数的研究仍都不能排除单细胞之间的相互作用的干扰。Zhuang等人开发了一种单细胞迁移分析平台(SCM-Chip)，该平台不仅可以实时监测独立的单细胞迁移，还可以逐个有选择性地恢复目标细胞。该平台的每个通道都有一个单细胞捕获单元和一个出口，使系统能够将单个细胞放置不同的孤立壁龛中，并根据移动性差异分别收集目标细胞。全细胞转录组分析实验证实单核细胞趋化蛋白诱导的蛋白1 (MCPIP1)与细胞迁移能力有关。MCPIP1高表达的细胞体外的移动性低，而在体内会进行转移。这一研究为准确地分离和分化单细胞提供了有效工具，可以用于癌症的药物开发研究。

Zhuang J, Wu Y, et al. Single-Cell Mobility Analysisof Metastatic Breast Cancer Cells[J]. Advanced Science, 2018.

DOI: 10.1002/advs.201801158

https://doi.org/10.1002/advs.201801158