浙江大学Nature Nano.,大连理工Nature Mater.,南京师大Nat. Commun.丨顶刊日报20190711
纳米人 纳米人 2019-07-11
1. Nature Nanotech.:酶激活的聚合物药物偶联物可增强肿瘤穿透和治疗效果

肿瘤微环境对分子的被动扩散会产生障碍,使得药物在肿瘤中的穿透成为抗癌药物递送的一大难题。浙江大学申有青教授团队和美国加州大学洛杉矶分校顾臻教授团队合作提出一个对γ-谷氨酰转肽酶响应的聚合物-喜树碱偶联物,它可以通过转胞吞作用浸润整个肿瘤组织。

 

当偶联物通过肿瘤血管内皮细胞或渗出作用进入肿瘤间质后,细胞膜上过表达的γ-谷氨酰转肽酶可以使得偶联物的γ-谷酰基发生断裂并生成带正电的一级胺。由此产生的阳离子偶联物会由细胞膜穴样内陷介导的内吞和外吞作用来进行跨细胞和细胞外转运以实现其在肿瘤内的均匀分布。实验结果证明,该偶联物具有很好的抗肿瘤活性,可以有效根除小型固体肿瘤(~ 100 mm3)并抑制大型肿瘤 (~ 500 mm3)的生长,进而可以显著延长荷原位胰腺癌肿瘤小鼠的生存时间。


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Quan Zhou, Zhen Gu , Youqing Shen. et al. Enzyme-activatable polymer–drug conjugate augments tumour penetration and treatmentefficacy. Nature Nanotechnology. 2019

https://doi.org/10.1038/s41565-019-0485-z

 
2. Nature Mater.:看见纳米颗粒长成二维材料

二维(2D)材料因其具有大的表面体积比和电子约束能力而引起了人们极大的兴趣。与石墨烯或金属氢氧化物等常见的2D材料相比,岩石盐结构2D金属氧化物的形成机理尚不清楚。近日,劳伦斯伯克利国家实验室Haimei Zheng,Lin-Wang Wang大连理工大学邱介山等多团队合作,研究了2D氧化钴和氧化钴镍纳米片在原位液相透射电镜下的形成过程。研究发现,分子前驱体溶液先形成三维(3D)纳米颗粒,然后转化为2D纳米薄片。理论计算研究表明,一个小的纳米晶体以正边缘能为主,但当其长大到一定尺寸时,负表面能占主导地位,促使3D纳米晶体转变为2D结构。


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Juan Yang, Zhiyuan Zeng, Jieshan Qiu*,Lin-Wang Wang*, Haimei Zheng*, et al. Formation of two-dimensional transitionmetal oxide nanosheets with nanoparticles as intermediates. Nat.Mater., 2019

DOI: 10.1038/s41563-019-0415-3

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0415-3

 
3. Nature Rev. Mater.:卤化钙钛矿半导体中多种长度尺度的异质性

具有高晶格结构和低缺陷浓度的材料通常被认为是高性能光电器件必不可少的。然而,基于卤化钙钛矿的高效器件的出现正在激发研究人员重新思考这一传统认识,因为这些材料中的几种性质的异质性发生在一系列长度尺度上。钙钛矿通常通过简单的加工技术粗糙地制造,这导致缺陷密度,晶格结构,化学和带隙的大的局部波动,其出现在短长度尺度(<100nm)和长距离(>10μm)上。尽管存在这些可变且复杂的不均匀性,钙钛矿仍保持优异的器件效率,并且从2018年开始,它是性能最佳的多晶薄膜太阳能电池材料。

 

近日,剑桥大学卡文迪什实验室Samuel D. Stranks研究团队针对上述相关问题,强调了使用高空间分辨率方法确定的多层异质性,这些方法可以了解相关长度尺度。此外,研究人员讨论了光电子变化对卤化钙钛矿器件的影响,包括这种非常混乱的现象导致其显著的功率转换效率。


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Tennyson, E. M. Stranks, S. D. et al. Heterogeneity at multiple length scales in halideperovskite semiconductors. Nature Rev.Mat. 2019.

DOI:10.1038/s41578-019-0125-0

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0125-0

 

4. Nature Commun.:记录效率超过10%!大面积柔性CZTSSe薄膜电池最高值

对于进入市场的铜锌锡硫化物/硒化物(CZTSSe)太阳能电池,除了提高效率外,生产具有均匀性能的柔性和大面积模块的技术能力是必要的。韩国的大邱庆北科学技术院的Jin-Kyu KangKee-Jeong Yang报道了认证的柔性CZTSSe太阳能电池。0.5 cm2的电池面积的效率大于10%,2 cm2的面积的效率大于8%。通过设计薄且多层的前体结构,控制缺陷和缺陷簇的形成,特别是锡相关的施主缺陷,并且提高了开路电压。使用统计分析,验证了电池间和电池内均匀性特征得到了改善。该研究报告了迄今为止具有小面积和大面积的柔性CZTSSe太阳能电池的最高效率。该研究还提供了提高效率和扩大电池面积的方法。


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Yang, K.-J. et al. Flexible Cu2ZnSn(S,Se)4 solarcells with over 10% efficiency and methods of enlarging the cell area. Nat.Commun. 10, 2959,

Doi:10.1038/s41467-019-10890-x (2019).

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10890-x

 
5. Nature Commun.:用于高选择性异构体分离的MOF纳米片的无扭曲重堆积

在纳米界面化学中,纳米片之间的堆积是一个有趣而又不可避免的现象。二维MOF纳米片是一种具有超薄多孔特性的新型纳米片,具有很高的分离应用潜力。有鉴于此,南京师范大学古志远教授等人以Zr-1、3、5-(4-羧基苯基)-苯骨架为例,通过单层MOF纳米片之间的堆积,揭示了具有代表性的8°、14°和30°倾斜角度的构象。提出了一种通过简单加热就能实现的高效无扭曲堆积策略。对堆积模式的详细结构分析表明,在无扭曲的纳米层之间形成了高度有序的亚纳米微孔,获得了一种高分辨率的异构体分离器,针对扭曲的产物和商业化的HP-5MS以及VF-WAXMS这一对对位/间位异构体。这一发现为功能性二维MOF纳米板的合理设计提供了一条合成路线。


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Ze-Rong Tao, Jian-Xiang Wu, Ying-Jie Zhao,Ming Xu, Wen-Qi Tang, Qing-Hua Zhang, Lin Gu, Da-Huan Liu & Zhi-Yuan Gu.Untwisted restacking of two-dimensional metal-organic framework nanosheets forhighly selective isomer separations. Nature Communications. 2019

DOI:10.1038/s41467-019-10971-x

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10971-x

 
6. Angew:光诱导氧还原反应提高锌空气电池的输出电压

将光结合到锌空气电池中以加速ORR或提高放电电压以获得高能量密度将是具有挑战性和有意义的。目前科研人员已经积极研究了光分子对小分子的电化学还原,证明半导体中产生的光电子具有强还原能力。

 

南开李福军团队将聚合物半导体聚三噻吩(pTTh)电化学沉积在碳纸(CP)上并用作Zn-空气电池中的光电极。在照射时,pTTh的导带CB中产生光电子并被O2分子的π2p*接受以使其还原成HO2-,其与OH-不成比例,并且驱动Zn在阳极上氧化成ZnO。在放电和充电周期~64h期间,输出电压高达1.78 V而不衰减,相当于能量密度增加29.0%,超过了传统锌空气电池的热力学极限。pTTh阴极上的光致ORR实现了在空气-电池中直接将太阳能转换为电能,导致本质上不同的反应,并提高了能量密度。


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Dongdong Zhu, Qiancheng Zhao, Guilan Fan, ShuoZhao, Liubin Wang, Fujun Li, Jun Chen, Photo‐InducedOxygen Reduction Reaction Boosts The Output Voltage of Zn‐Air Battery, Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201905954

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905954

 
7. AM:先进软材料,传感器集成以及可穿戴柔性混合电子在医疗保健,能源和环境中的应用

软材料和系统集成技术的最新进展为设计各种类型的可穿戴柔性混合电子设备(WFHE)提供了独特的机会。软件和生物相容性材料与小型无线可穿戴系统的混合集成无疑是一个极具吸引力的前景,因为成功的器件性能需要高度的机械灵活性,感应能力和用户友好的简单性。近日,乔治亚理工学院Woon‐Hong Yeo研究团队提供了开发先进的WFHE的最先进的材料,传感器和系统封装技术。研究人员详细的机械,电气,物理化学和生物相容性的性能讨论与集成传感器在医疗保健,能源和环境的应用。此外,研究人员还讨论了当前材料的局限性,以及WFHE的主要挑战和未来发展方向。


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Lim, H.-R. Yeo, W.-H. et al. Advanced SoftMaterials, Sensor Integrations, and Applications of Wearable Flexible HybridElectronics in Healthcare, Energy, and Environment. AM 2019.

DOI:10.1002/adma.201901924

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901924

 
8. AM:可调亲水-亲脂平衡的两亲性纳米颗粒的结构稳定性和肿瘤保留效果

亲水-亲脂平衡值(HLB)对两亲体的自组装和其理化性质及生物学效应有着重要的影响。研究结果表明,HLB值适中的两亲性纳米粒子(NPs)会具有较好的稳定性和较高的肿瘤保留率。

 

四川大学罗奎教授团队合成了一系列带有光敏剂的两亲化合物:G320P、G310P、G220P和G210P,并可以将它们的HLB值从6.1调整到9.9。分子动力学模拟表明,中等HLB值(8.0和7.8)的G320P和G210P可以自组装成非常稳定的NPs,具有较小的溶剂可及表面积和较高的非键合相互作用。具有中等HLB值(8.0)和长PEG链的G320P较其他NPs来说则具有更长的血液循环时间(13倍),进而可以更加有效地在肿瘤中累积并增强PDT的效率,肿瘤生长抑制率可达96.0%。这一研究说明通过合理设计HLB值适中的NPs可以为实现高水平的肿瘤保留提供帮助。


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Xiuli Zheng, Kui Luo. et al. TunableHydrophile–Lipophile Balance for Manipulating StructuralStability and Tumor Retention of Amphiphilic

Nanoparticles. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201901586

https://doi.org/10.1002/adma.201901586

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