纳米前沿顶刊日报20181222

纳米人

2018-12-22

1.福建物构所Chem. Soc. Rev.：总结全面！化学掺杂有机无机杂化钙钛矿

由于其优异的光电性能和易加工的制备工艺，有机无机杂化钙钛矿近几年一直是光伏等众多领域的研究热点。然而，钙钛矿的长期不稳定和铅毒性限制其进一步的实际应用。化学掺杂钙钛矿是解决这些问题的一种行之有效的策略。Zhang等人总结了关于掺杂钙钛矿的重要进展，试图揭示结构-性能关系和可调的物理和化学性质，以提供有用的见解用于高性能的钙钛矿器件。同时，强调了合理设计掺杂的钙钛矿的理论和实验的必要性以及潜在应用范围。

Zhang X, Li L, Sun Z, et al. Rationalchemical doping of metal halide perovskites[J]. Chemical Society Reviews,2018.

DOI: 10.1039/C8CS00563J

http://dx.doi.org/10.1039/C8CS00563J

2.JACS：光调控的仿生智能纳米通道

仿生智能纳米孔道研究颇受关注，研究者们已成功实现多种智能响应纳米通道体系，包括光响应、pH响应、离子响应、电压响应等。近日，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心研究人员利用含偶氮苯基团的DNA链段组装于聚合物纳米通道模板上，构建了光调控的纳米通道。该系统利用了DNA的高度可编程性和偶氮苯分子的光响应特性，构建了光响应分子机器，结合人工固态纳米通道技术，实现了光驱动的ATP分子跨膜传递，其传递速率是自由扩散的27.8倍。该工作受生物体启发，独特地利用光来调控DNA适配体的展开和折叠，从而实现对生物分子的捕获-释放-转运过程，并通过稳健且可调节的过程实现特定分子的无损转运。

Li P, Kong X-Y, Wen L, et al. Light-Driven ATP Transmembrane Transport Controlled by DNA Nanomachines[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b10527

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b10527

3.JACS：量子尺寸荧光金团簇的表面动力学和配体-内核相互作用

生物配体保护的量子尺寸金团簇是一类新型的发光材料；理解这一新型材料的结构信息和发荧光的起源是一个巨大的挑战。作者系统性的从实验和理论上研究了肽做配体保护的金团簇的表面配体动力学和配体-内核相互作用。研究发现，通过调控表面肽配体的乙酰化程度，在肽序列中引入疏水/芳香性基团，降低溶液pH可以影响团簇配体-内核相互作用和团簇溶剂界面动力学从而增强荧光。

Lin Y, Charchar P,Yarovsky I, et al. Surface Dynamics and Ligand-Core Interactions of Quantum Sized Photoluminescent Gold Nanoclusters[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b04436

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b04436

4.Angew.：泡沫银上脉冲沉积锌枝晶增强CO₂RR制甲醇活性

二氧化碳电还原制甲醇是近年来的研究热点。作者制备了泡沫银上脉冲沉积了锌枝晶(PD-Zn/Ag foam)这一材料，用于CO₂RR。研究发现，虽然Zn和Ag都不能高效的将CO₂还原成CH₃OH，但是PD-Zn/Ag foam纳米材料却可以高效的将CO₂还原成CH₃OH，法拉第效率可达10.5%，电流密度可达-2.7 mA/cm²。对照试验和理论计算表面，活性位点Zn原子可以有效地吸附CO和甲醛。

Low Q H, Calle-Vallejo F,Yeo B S, et al. Enhanced Electroreduction of Carbon Dioxide to Methanol using Zinc Dendrites Pulse-deposited on Silver Foam[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018

DOI: 10.1002/anie.201810991

https://doi.org/10.1002/anie.201810991

5.Nano Lett.：交联碳封装锑纳米棒实现高性能钠离子电池负极

Sb基材料由于具有高理论比容量和适当的嵌钠电势而被认为是有希望的钠离子电池负极材料。到目前为止，文献中所报道的Sb基负极的能量密度和循环稳定性都十分有限而需要进一步地改善。在本文中，研究人员将Sb纳米棒封装入S/N共掺杂的高导电碳框架中，制备了一种新颖的Sb/C复合材料。当作为钠离子电池负极材料时，Sb@(N, S–C)杂化材料在100 mA/g的电流密度下循环150周后可逆比容量仍然高达621.1 mAh/g且倍率性能十分优异。这种卓越的储钠性能主要归功于独特的交联碳框架结构为离子和电子传输提供了快速通道，缓解了体积变化并抑制了循环过程中活性物质的团聚。

Cui C, et al. Antimony Nanorod Encapsulated in Cross-Linked Carbon for High-Performance Sodium Ion Battery Anodes[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04468

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04468

6.中佛罗里达大学Nano Lett.：无酶等离子体生物传感器用于直接检测全血中的多巴胺

检测没有经过预处理、分离或纯化的复杂生物液体对于无标记的等离子体生物传感器来说是一项重大的挑战。Vázquez-Guardado等人制造了一种结合了微流控等离子体分离器的无酶多巴胺生物传感器。该集成装置可将血浆直接从血流中分离，并将其运输到活性检测区。检测区中的铈氧化物纳米颗粒可以通过表面氧化还原反应作为多巴胺选择性结合位点来发挥检测的作用。为了最大限度地提高多巴胺的敏感性和选择性，实验也对纳米颗粒进行了深入的工程设计。结果证实该传感器在模拟体液中可以检测到的多巴胺浓度为100 fM，而直接从血液中检测到多巴胺的浓度为1 nM，并且无需事先制备好样品，检测选择性也比传统设备至少高出5倍。这一研究验证了该等离子体系统具有在复杂生物流体中直接检测多种生物标志物的可行性。

Vázquez-Guardado A, Barkam S, et al.Enzyme-Free Plasmonic Biosensor for Direct Detection of Neurotransmitter Dopamine from Whole Blood[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04253

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04253

7.杜克大学Nano Lett.：多肽胶束修饰的纳米抗体生物联合正交偶联药物来靶向癌细胞

多肽是一种极具发展前景的化学药物载体，具有毒性小、精确的分子量、更好的药代动力学等优点。基于多肽的药物递送系统还可以利用遗传编码的靶向配体实现主动靶向的目的。然而，大多数靶向蛋白与多肽载体的结合还存在许多的局限性，例如用于药物附着的残基会杂乱地分布在蛋白表面。Costa等人通过在实验中加入了一种非天然氨基酸，即对乙酰苯丙氨酸来作为一种用于生物正交反应的酮，它可以用于在具有靶向纳米抗体的多肽纳米颗粒的表面连接阿霉素。而这些靶向性纳米颗粒在多种癌细胞系中也表现出比非靶向对照组更高的细胞毒性。

Costa S, Mozhdehi D, et al. Active Targeting of Cancer Cells by Nanobody Decorated Polypeptide Micelle with Bioorthogonally Conjugated Drug[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03837

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03837

8.武汉大学ACS Nano：多功能DNA酶载体用于多模态成像指导的基因调控和光热治疗

催化脱氧核酶在基因调控方面具有很大的潜力，但它也存在有mRNA的裂解效率低和酶载体缺乏通用性等诸多问题。Feng等人合理设计了一种多聚多巴胺-Mn²⁺纳米材料(MnPDA)载体，并证明了MnPDA具有高效的传递负载效率和催化mRNA裂解、光热治疗、光声及磁共振成像等功能。DNA酶-MnPDA纳米系统可以保护负载的DNA酶不被降解，提高其被细胞吸收的效率。并且在细胞内谷胱甘肽的作用下，该纳米系统能够原位生成游离的Mn²⁺作为DNA酶的辅助因子，有效触发mRNA的催化裂解，实现基因沉默。此外，该纳米系统也具有较高的光热转换效率，因此该载体也可实现多模态成像引导的协同基因调控和光热治疗。

Feng J, Xu Z, et al. Versatile Catalytic Deoxyribozyme Vehicles for Multimodal Imaging Guided Efficient Gene Regulationand Photothermal Therapy[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b08101

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b08101

9.谷战军＆赵宇亮Adv. Sci.：近红外光触发纳米材料释放NO用于敏化光热治疗

温和的光热疗法(PTT)是一种新的抗癌治疗策略，但是热分布不均，治疗精度有限，副作用大等问题成为了该领域所面临的严峻挑战。Zhang等人以硫化铋纳米粒子和双N-亚硝基化合物为基础，构建了一种近红外光触发一氧化氮释放的纳米复合材料用于增强温和的光热治疗。在808 nm激光照射下，该纳米材料可同时实现高光热转换和NO的释放。由于NO的存在和BNN-Bi₂S₃纳米复合材料的温和PTT，可以在体内外表现出显著的抗肿瘤效果。机制研究表明，BNN-Bi₂S₃产生的NO不仅可以损害肿瘤细胞的原位自噬自修复能力，还可以扩散到周围细胞来增强治疗效果。

Zhang X, Du J F, et al. Effcient NearInfrared Light Triggered Nitric Oxide Release Nanocomposites for Sensitizing Mild Photothermal Therapy[J]. Advanced Science, 2018.

DOI: 10.1002/advs.201801122

https://doi.org/10.1002/advs.201801122

10.黄立夫AFM综述：利用纳米材料调控病变肝脏的免疫微环境

肝脏具有复杂的免疫机制，能够诱导免疫的激活和抑制以维持体内平衡的免疫环境。因此，免疫治疗在肝病中的应用具有很大的发展潜力。免疫治疗目前发展迅速，而将免疫学和材料科学进行交叉的研究对于进一步提高免疫治疗的效率和减少其副作用也具有重要意义。此外，肝脏由于具有生物过滤功能，可从体循环中隔离出大部分的纳米颗粒，因此也特别适合被用于纳米免疫治疗。Hu等人首先对晚期肝病及肝细胞在病变肝脏中如何发挥免疫功能等方面进行了介绍，然后对近年来基于纳米材料的肝脏疾病免疫治疗的最新研究进展进行了综述详解。

Hu M Y & Huang L. Nanomaterial Manipulation of Immune Microenvironment in the Diseased Liver[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201805760

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201805760

11.陈红征AFM：MASCN和PEAI 提高铅锡钙钛矿电池的性能

浙江大学陈红征课题组在两步法制备FAPb_0.7Sn_0.3I₃钙钛矿的工艺中，引入甲基硫氰酸铵（MASCN）有助于形成高质量薄膜。MASCN可以调节钙钛矿薄膜的形态并延缓Sn²⁺的氧化。同时，采用PEAI大阳离子后处理薄膜在其表面形成2D钙钛矿覆盖层。基于这两种策略，组装的器件效率可达16.26％，填充因子高达79%。稳定性方面，在氮气保护下124天内，效率几乎无衰减。

Lian X, et al. Highly Efficient Sn/Pb Binary Perovskite Solar Cell via Precursor Engineering: A Two-Step Fabrication Process[J].Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201807024

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201807024

12.Nam-Gyu Park最新AFM综述：规模化制备钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池的效率已经飙升至23.7％，那么研究重点转移到商业化的问题。其中一个痛点是单元到模组的效率损耗问题。由于旋涂工艺的局限性，钙钛矿层的可规模化沉积策略是大面积钙钛矿太阳能组件的先决条件。Nam-Gyu Park总结了大面积钙钛矿太阳能电池的最新进展。更深层次的了解了薄膜的结晶是高质量大面积钙钛矿膜必不可少的。大面积涂覆方法包括，刀片刮涂、狭缝涂布，蒸发和后处理。到目前为止，刀片刮涂和气体后处理的制备的钙钛矿器件效率最佳（面积>10 cm²）。然而，估计效率损失率为1.4×10^-2％ cm^-2，比晶Si（1.7×10^-4％ cm^-2）和薄膜太阳能电池（≈4×10^-3 ％cm^-2）高出82和3.5倍。因此，在规模化生产时应最大限度地减少效率损失。

Lee J-W, Lee D-K, Jeong D-N, et al. Controlof Crystal Growth toward Scalable Fabrication of Perovskite Solar Cells[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201807047.

https://doi.org/10.1002/adfm.201807047