诺奖得主MOF新玩法、复旦大学Nature Materials、厦大Science Advances丨顶刊日报20190321
纳米人 纳米人 2019-03-21
1. Nature Nanotech.:MOF新玩法,固态下分子马达的单向旋转

过度拥挤的烯烃基光驱动分子马达能够进行大幅度的重复性单向旋转。尽管它们在溶液中的行为已经被深入研究,但是针对固相状态下的行为研究相对比较少。有鉴于此,荷兰格罗宁根大学Wesley R. BrowneSander J. WezenbergBen L. Feringa教授(2016年诺贝尔化学奖得主)等人报道了具有分子马达基元的金属有机框架(MOFs)。分子马达单元成为有机连接体的一部分,并通过粉末和单晶x射线分析以及偏振光学和拉曼显微镜对其空间排列进行了表征。证实了光驱动分子马达单元在MOF框架中保留了单向旋转的行为,并且固态下的分子马达能以在溶液中的转速运行。这些“moto-MOFs”将来可以用来控制晶体材料的动态功能。


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Wojciech Danowski, Thomas van Leeuwen, Shaghayegh Abdolahzadeh,Diederik Roke, Wesley R. Browne*, Sander J. Wezenberg* & Ben L.Feringa*. Unidirectional rotary motion ina metal-organic framework. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0401-6

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0401-6

 

2. Nature Mater.:外尔半金属NbAs中的超高导电性

在2D系统中,通常情况下,具有低载流子密度的半导体/半金属才能实现高迁移率。近日,复旦大学修发贤团队发现,外尔半金属NbAs纳米带即使在高载流子面密度的情况下也具有高迁移率。作者首先通过实验制备了费米能级可调的晶态NbAs纳米带。作者认为,虽然体相的费米能级靠近外尔点,但由于NbAs纳米带的表面/体相比值高,2D表面态将产生高的载流子面密度。在此基础上,实验发现材料的表面面电导高达5-100 S/□,超过了传统的2D电子气体,准2D金属薄膜以及拓扑绝缘体表面态。结合理论分析,作者认为这种超高电导起源于费米弧的耐无序性。该研究所观测到的费米弧的低损耗性对于基础研究和潜在电子应用有着积极影响。


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图:一系列NbAs纳米带的电输运性质

Cheng Zhang, Zhuoliang Ni, Jinglei Zhang, Xiang Yuan, Yanwen Liu,Yichao Zou, Zhiming Liao, Yongping Du, Awadhesh Narayan, Hongming Zhang,Tiancheng Gu, Xuesong Zhu, Li Pi, Stefano Sanvito, Xiaodong Han, Jin Zou, YiShi, Xiangang Wan, Sergey Y. Savrasov & Faxian Xiu. Ultrahigh conductivityin Weyl semimetal NbAs nanobelts. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0320-9

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0320-9#article-info

 

3. Science Advances:六方氮化硼高选择性催化丙烷氧化脱氢反应:甲基中间体的氧化偶联

六方氮化硼(h-BN)是一种新型的高选择性催化丙烷氧化脱氢(ODHP)制烯烃的催化剂,除了生成丙烷,生成乙烯C2产物的选择性也高于C1产物。近日,厦门大学王勇林敬东团队报道了ODHP在h-BN上与V基催化剂不一样的反应路径。实验发现,在h-BN催化剂上,丙烷C-C键断裂生成的甲基会发生氧化偶联生成C2产物,使得C2产物选择性高于C1产物。该工作不仅明确了N基催化剂催化ODHP的反应机理,而且为催化氧化其它烷烃反应提供了思路。


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Jinshu Tian, Jingdong Lin*, Yong Wang*, et al. Propane oxidative dehydrogenation over highly selective hexagonalboron nitride catalysts: The role of oxidative coupling of methyl. ScienceAdvances, 2019.

DOI: 10.1126/sciadv.aav8063

http://advances.sciencemag.org/content/5/3/eaav8063?rss=1

 

4. JACS:99%纯度的Au@MOF用于SERS基底!

MOF包裹的金属纳米颗粒往往存在产率不高的问题,要么就是有纳米颗粒吸附在MOF 表面,要么就是一个MOF里面包裹多个纳米颗粒聚集体。有鉴于此,英国剑桥大学David Fairen-JimenezJeremy J. Baumberg以及美国西北大学Omar K. Farha团队合作,通过室温MOF自组装策略,基于scu-拓扑Zr-MOF实现了一包一的Au@MOF控制制备。

 

研究人员使用聚乙二醇对Au纳米棒进行表面配体官能化,确保Au在MOF前驱体溶液中保持单分散稳定性,并使MOF生长成为种子,最终实现核壳结构收率超过99%。通过调控Au纳米棒的浓度,可以控制MOF的尺寸大小。这种Au@MOF作为SERS探针,能够从MOF孔隙中吸收或阻隔分子物种,从而促进Au纳米棒末端的高选择性检测。


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Johannes W. M. Osterrieth, Jeremy J. Baumberg, Omar K. Farha,David Fairen-Jimenez et al. Core–Shell GoldNanorod@Zirconium-Based Metal–Organic Framework Composites as in Situ Size-Selective Raman Probes. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b11300

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/jacs.8b11300?src=recsys

 

5. JACS:活性肽-类肽混合探针用于监测活细胞中的免疫蛋白酶体

基于活性的探针大大提高了人们对细胞内各种蛋白质的内在作用和表达水平的理解。为了在活细胞中发挥作用,探针必须具有细胞渗透性,并可以在不破坏细胞或靶细胞活性的情况下进行测量。不幸的是,目前能够在完整细胞中使用的且针对蛋白酶体的探针是很有限的,而蛋白酶体则是肿瘤、自身免疫性疾病和神经退行性疾病的重要靶点。美国普渡大学Darci J. Trader团队设计了一种对免疫蛋白酶体具有选择性的探针,它是20S蛋白酶体的一种特殊亚型,会在细胞中遇到炎症信号时进行表达。与目前基于氨基甲基香豆素的蛋白酶体探针相比,该探针的灵敏度有了相当大的提高。并且该探针可以标记表达免疫蛋白酶体的细胞,同时也对其他蛋白酶体保持很好的选择性。


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Zerfas, B.L., Trader, D.J. et al. Monitoringthe Immunoproteasome in Live Cells Using an Activity-Based Peptide-Peptoid Hybrid Probe. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b12873

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b12873

 

6. Angew.:共价三嗪框架分子异质结构提高光催化产氢效率

共轭聚合物因其结构的可设计性和功能多样性被认为在光催化制氢领域具有巨大的潜力。然而,受限于光激发电子和空穴快速的复合,它们的产氢效率远远低于预期。近日,苏州大学李彦光教授课题组通过设计共价三嗪分子框架异质结构,促进载流子的分离,提高光催化产氢效率。作者采用连续聚合策略,将苯并噻二唑和噻吩分别做为吸电子和供电子基团引入共价三嗪框架,合成了共价三嗪框架分子异质结构材料。经过系列光物理和电化学表征发现,该材料能有效促进电子和空穴的分离。而且,该材料在可见光光照下(λ>420 nm),光催化产氢效率达6.6 mmol g-1h-1,该性能优于多数已报道的共轭聚合物。


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Wei Huang, Yanguang Li*, et al. MolecularHeterostructures of Covalent Triazine Frameworks for Highly Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production. Angewandte Chemie InternationalEdition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201900046

https://doi.org/10.1002/anie.201900046

 

7. Angew.:7.13%转换效率!锡基卤化钙钛矿太阳能电池

易氧化的Sn2+,限制了锡基卤化钙钛矿转换效率(PCEs)。近日,中科院化学研究所宋延林、蒋克健研究团队开发了一种新的制备高质量MASnI3钙钛矿薄膜的化学途径:首先用碘化肼(HAI)和碘化锡(SnI2)溶液沉积碘化肼锡(HASnI3)钙钛矿薄膜,然后通过阳离子交换方法转化为MASnI3。通过上述两步法,研究人员获得大晶粒尺寸、高结晶度、致密均匀的MASnI3钙钛矿薄膜。此外,研究还发现,在转化过程中肼从膜中释放可以有效地抑制有害的氧化。基于这种方法所制备的钙钛矿太阳能电池转换效率高达7.13%。该工作为制造低成本、无铅锡基卤化钙钛矿太阳能电池提供了新的策略。


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Li, F. et al. Cation-Exchange Approach for Fabrication ofEfficient Methylammonium Tin Iodide Perovskite Solar Cells. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/ange.201902418

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201902418

 

8. AM综述:用于评估和控制生物功能的共轭聚合物

有机生物电子学在设计用于精确监测和控制生物信号的材料方面发挥着重要作用。电子和生物可以在多个层次上产生相互作用,例如器官、组织、细胞、细胞膜、蛋白质甚至包括小分子。与传统的电子材料如金属和无机半导体材料相比,共轭聚合物(CPs)在与生物发生相互作用方面具有很多的优势。剑桥大学George G. Malliaras教授团队瑞典皇家理工学院Anna Herland教授团队讨论了CPs在五大生物研究领域的应用,包括电生理学、组织工程、药物释放、生物传感、分子生物电子学等,并从总体上讨论了实现CPs从设备到实际应用所面临的一些重大挑战。


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Zeglio, E., Malliaras,G.G., Herland, A. et al. Conjugated Polymers for Assessing and Controlling Biological Functions. Advanced Materials, 2019.

DOI:10.1002/adma.201806712

https://doi.org/10.1002/adma.201806712

 

9. AFM:多核全氟化碳纳米粒子用于对细胞的超声和19F MRI成像

超声成像是临床最常用的一种成像方式。然而,超声造影剂体积大和活性寿命短的缺点也大大限制了其应用。荷兰RIMLS研究所Mangala Srinivas团队制备了一种半径为100纳米的聚合物纳米颗粒,其中含有液态全氟化碳,可以有效增强超声造影成像的效果。另外,全氟化碳也使得该材料可以通过19F磁共振成像对纳米颗粒进行定量地监测,进而用于作为多模态显像剂。与其它核壳型全氟化碳超声造影剂不同,这些纳米颗粒具有分形的内部结构。高疏水性全氟化碳会在聚合物体内部形成多个核,小角度中子散射和核磁共振光谱测定也表明它们会与水发生水合作用。最后,实验将纳米颗粒用于在体内对治疗性树突状细胞进行超声成像、19F MRI和荧光成像,证明了它在体内进行长期的多模态成像的潜力。


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Koshkina, O., Lajoinie, G., Srinivas, M. et al. Multicore Liquid Perfluorocarbon-LoadedMultimodal Nanoparticles for Stable Ultrasound and 19F MRI Applied to In Vivo Cell Tracking. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201806485

https://doi.org/10.1002/adfm.201806485

 

10. AFM:局部免疫触发对干细胞进行表面修饰用于实体肿瘤的免疫治疗

韩国加图立大学KunNa教授团队介绍了一种以人类充质干细胞(hMSC)为基础的,利用局部免疫治疗药物治疗实体肿瘤的策略。实验将二苯并环辛醇-聚(乙二醇)-脱镁叶绿酸A偶联物(DPP)通过无铜的click化学方法与hMSC进行偶联。hMSC-DPP可以识别并靶向到癌症病变区域,随后它们会分泌促炎细胞因子,如白细胞介素(IL)-6、IL-8和热休克蛋白70等以实现光动力治疗介导的细胞死亡。同时,分泌的免疫因子也会触发干扰素γ、IL-2、IL-4、IL-12和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子进而导致T细胞、B细胞、自然杀伤细胞和抗原呈递细胞在肿瘤部位的累积。

 

实验结果表明,使用hMSC-DPP治疗可诱导细胞因子在癌症部位的有效积累,并将系统免疫相关的副作用降到最低。这一策略有望增加癌症细胞对免疫细胞或细胞因子的敏感性,从而开发一个强大的,新的癌症免疫治疗平台。


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Kim, K.S., Na, K. et al. Local Immune-Triggered Surface-Modified Stem Cells for Solid Tumor Immunotherapy. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201900773

https://doi.org/10.1002/adfm.201900773

 

11. Adv. Sci.:捕获抗原的纳米平台用于实现近红外光触发的光-免疫疗法治疗转移性癌症

光-免疫疗法在治疗转移性癌症方面显示出强大的潜力。深圳大学宋军教授团队屈军乐教授团队中央俄克拉何马大学Wei R. Chen教授团队合作设计了一种基于上转换纳米颗粒(UCNP)的捕获抗原的纳米平台用于实现光-免疫协同治疗。

 

这个纳米平台是通过将DSPE-PEG-马来酰亚胺和吲哚菁绿(ICG)自组装到UCNPs上,然后负载光敏剂玫瑰红(RB)构建的。ICG可以显著提高近红外(NIR)光激活UCNP/ICG/RB-mal产生的光动力治疗效率,同时实现选择性光热治疗。由于马来酰亚胺的功能作用,该平台可以将从受光疗的肿瘤细胞中产生的肿瘤源性蛋白抗原捕获并保留在原位,从而进一步增强肿瘤抗原被抗原呈递细胞摄取和呈递。

 

体内实验以免疫原性差、转移性高的4T1乳腺肿瘤作为模型,通过肿瘤内注射UCNP/ICG/RB-mal,然后用近红外激光进行无创照射证明了该平台可以破坏原发肿瘤并抑制未治疗的远端肿瘤。同时使用抗CTLA-4后约84%的荷瘤小鼠的生存期显著延长,34%的小鼠产生了肿瘤特异性免疫。因此,这种捕获抗原的纳米平台将为治疗转移性癌症提供一种很有前途的新方法。


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Wang, M., Song, J., Qu,J.L., Chen, W.R. et al. NIR-Triggered Phototherapy and Immunotherapy via anAntigen-Capturing Nanoplatform for Metastatic Cancer Treatment. Advanced Science, 2019.

DOI:10.1002/advs.201802157

https://doi.org/10.1002/advs.201802157

 

12. CM:看到了结构哟!全无机低维钙钛矿纳米晶

Akkerman等人首次报道了低维Cs2PbI2Cl2和混卤素CsPb(Cl:Br:I)3 纳米晶(NC)。在Cs2PbI2Cl2的情况下,首次观察到具有全无机的Ruddlesden-Popper相(RPP)晶体结构。与有机-无机RPP不同,全无机RPP的形成是由卤离子之间的尺寸差异引发的。尽管具有弱的光致发光量子产率(PLQY), 这些NC表现出强烈的激子吸收。在混卤素CsPb(Cl:Br:I)3的情况下,NCs包含CsPbBr2Cl钙钛矿晶格,仅含少量掺入的碘化物,其在CsPb(Cl:Br:I)3的RPP界面处分离。这项工作证明了低维 NCs中卤化物合金化的限制,因为含有大小不同的卤素离子会导致有缺陷的RPP界面的形成和低维 NCs光学性质的严重猝灭。


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Akkerman, Q. A. et al. Fully Inorganic Ruddlesden–Popper Double Cl–I and Triple Cl–Br–ILead Halide Perovskite Nanocrystals. Chemistry of Materials, 2019.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00489

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b00489


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