1. Nature Nanotechnology：分级螺旋碳纳米管纤维作为骨整合前交叉韧带置换术
韧带损伤率高，经常需要进行手术更换；然而，目前的合成材料在骨整合方面存在一定问题，经常会导致植入失败。鉴于此，来自复旦大学彭慧胜教授、Chen Ding、Peining Chen、Xuemei Sun、Shiyi Chen等人研发了一种新型的人工韧带，它具有所需的机械性能，可以与宿主骨骼结合，恢复动物的运动。1) 该研究开发的这种韧带由排列整齐的碳纳米管组装而成，形成具有纳米和微米通道的分级螺旋纤维，在前交叉韧带置换模型中观察到了人工韧带的骨整合，其中临床聚合物对照显示骨吸收；2) 此外，在兔子和绵羊模型中植入13周后，研究发现了更高的拔出力，动物可以正常奔跑和跳跃，证实了人工韧带的长期安全性，且研究了整合所涉及的途径。
Wang, L., Wan, F., Xu, Y. et al. Hierarchical helical carbon nanotube fibre as a bone-integrating anterior cruciate ligament replacement. Nat. Nanotechnol. (2023).10.1038/s41565-023-01394-3https://doi.org/10.1038/s41565-023-01394-3
2. Nature Materials: 碳掺杂RuO2中稳定的低氧化态Ru位点实现低温CO2活化产生甲烷
利用以二氧化碳为碳源的剩余可再生能源生产甲烷燃料，可以实现化石燃料原料的脱碳和替代。然而，为了有效地活化CO2，通常需要高温。近日， 瓦伦西亚理工大学Avelino Corma、Patricia Concepción报道了在碳掺杂RuO2中稳定的低氧化态Ru位点实现低温CO2活化产生甲烷。1) 作者报道了一种温和绿色水热合成合成的固体催化剂，其合成过程涉及掺杂到氧化钌中的间隙碳，从而使得Ru阳离子能够稳定在低氧化态，并形成碳酸氧钌相。与传统催化剂相比，该催化剂能够在更低的温度下将CO2转化为甲烷，并且具有高活性和选择性，以及优异的长期稳定性。2) 此外，这种催化剂能够在间歇供电条件下运行，这使其能与可再生能源电力生产系统很好地耦合。作者通过在宏观和原子尺度上结合先进的成像和光谱工具，对催化剂的结构和钌物种的性质进行了表征，发现低氧化态Ru位点（Run+，0 < n < 4） 具有高催化活性。
Carmen Tébar-Soler, et al. Low-oxidation-state Ru sites stabilized in carbon-doped RuO2 with low-temperature CO2 activation to yield methane. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01540-1https://doi.org/10.1038/s41563-023-01540-1
3. Nature Synthesis：稀土-钴双金属催化介导丙烯酰胺的立体控制活性自由基聚合
聚合物的等位性是决定其材料性能的主要微观结构参数之一。目前获得立体聚合物的方法是基于配位和离子聚合。然而，这些聚合方法仅限于单体。相比之下，自由基聚合与不同的化学官能团相容，但控制碳中心自由基的立体化学仍极具挑战性。近日，耶鲁大学Mingjiang Zhong报道了稀土-钴双金属催化介导丙烯酰胺的立体控制活性自由基聚合。1)通过将稀土阳离子基路易斯酸共价连接到钴（III）络合物上，作者设计了一种双金属催化体系，以实现活性自由基聚合中的立体控制。在有限空间内，侧基-路易斯酸相互作用和钴介导的可逆自由基失活相互作用导致链通过介孔构型的自由基链端传播。2) 聚合了具有不同极性和离子侧基的丙烯酰胺单体的中间体比例高达95%。均聚物的热响应性、粘附性和电学性能很容易通过在没有组分变化的情况下进行调节。该方法提供了一种多样性设计平台，并通过策略性工程从单一单体原料中获得具有广泛可调本体、溶液和界面性质的聚合物。
Xiaowei Zhang, et al. Rare earth–cobalt bimetallic catalysis mediates stereocontrolled living radical polymerization of acrylamides. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00311-9https://doi.org/10.1038/s44160-023-00311-9
4. Nature Synthesis: 一种可溶液处理的单晶多孔有机聚合物
合成的有机聚合物通常是不溶的多晶或无定形产物，而不是单晶。近日，中国科学院Cao Rong、Liu Tian-Fu西北大学Omar K. Farha报道了一种可溶液处理的单晶多孔有机聚合物。1) 作者证明了共价聚合物链可以通过合理设计其分级结构来实现其单晶形式。通过单晶X射线衍射分析表明，1,4-亚苯基双硼酸的缩聚反应产生了基于B4O52−簇的四聚体，该四聚体进一步延伸到通过氢键和静电相互作用物理交联的一维共价链中。这些相互作用最终实现了PHOF-1的单晶多孔框架。2) 低温电子显微镜和凝胶渗透色谱研究表明，溶解的PHOF-1可以保持连续的一维链结构，并且分子量分布非常窄。这种溶液可加工性使PHOF-1能够连续涂覆在非织造织物上，从而提供能够捕获NH3的复合织物。该设计策略为探索具有精确结构信息、有限孔隙空间和直接溶液处理能力的单晶多孔聚合物材料开辟一条新途径。
Bai-Tong Liu, et al. A solution processible single-crystal porous organic polymer. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00316-4https://doi.org/10.1038/s44160-023-00316-4
5. Nature Commun.: 适应性共价交联纤维
纤维每年产量超过1亿吨，已被广泛应用于各个领域。最近的研究重点是通过共价交联提高纤维的机械性能和耐化学性。然而，共价交联的聚合物通常是不溶性和不可熔的的，因此纤维制造是困难的。先前报告的那些需要复杂的多步制备过程。于此，东华大学游正伟等人提出了一种简单有效的策略，通过共价适应性网络（CAN）的直接熔融纺丝制备适应性共价交联纤维。1）在加工温度下，动态共价键可逆地解离/缔合，并且CAN暂时断开以实现熔融纺丝；在使用温度下，动态共价键被冻结，并且CAN表现出良好的结构稳定性。2）研究人员通过基于动态肟-聚氨酯的CAN证明了该策略的有效性，并成功制备了具有强大机械性能（最大伸长率2639%，拉伸强度87.68 MPa，从800%的伸长率几乎完全恢复）和耐溶剂性的适应性共价交联纤维。耐有机溶剂和可拉伸的导电纤维证明了这项技术的应用。
Tan, H., Zhang, L., Ma, X. et al. Adaptable covalently cross-linked fibers. Nat Commun 14, 2218 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-37850-w
6. Angew：揭示用于选择性过氧化氢生产的原子Co-N-C电催化剂中的动态边缘位点
了解单原子催化位点的性质和识别它们的光谱指纹是合理设计目标催化剂的必要先决条件。在这里，大连理工大学史彦涛教授，Wei Liu，华东理工大学Feng Ju应用相关的原位X射线吸收和红外光谱来探测氧还原反应(ORR)操作过程中Co-N-C电催化剂的边缘位点特异性化学。1）独特的边缘托管结构为单原子Co位点提供了显着的结构灵活性，具有适应的动态氧代吸附和Co(2-δ)+和Co2+之间的价态穿梭，这与刚性面内嵌入的Co1-Nx对应物形成对比。2）理论计算表明，原位重建的Co1-N2-oxo与周围氧基团的协同相互作用导致*OOH中间体的近乎最佳吸附，并显着增加其解离的活化能垒，从而产生强大的酸性ORR活性和2e- H2O2生产的选择性。
Jinwen Hu, et al, Uncovering Dynamic Edge-Sites in Atomic Co-N-C Electrocatalyst for Selective Hydrogen Peroxide Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304754DOI: 10.1002/anie.202304754https://doi.org/10.1002/anie.202304754
7. Angew：NIR吸收的B,N-杂芳烃可作为光敏剂以用于NIR-蓝光三线态-三线态湮灭上转换
近红外(NIR)光敏剂的三线态-三线态湮灭上转换(TTA-UC)发光在多种的新兴应用领域中具有非常广阔的发展前景。然而，由于在系统间交叉(ISC)过程会发生能量损失，因此如何实现具有较大反斯托克斯位移的NIR-蓝光 TTA-UC成为了一项极具挑战性的难题。有鉴于此，南开大学王小野教授和黄灵研究员开发了首个具有多重共振热激活延迟荧光(MR-TADF)特性、可吸收NIR的B,N-杂芳烃基敏化剂(BNS)，以实现高效的NIR-蓝光TTA-UC。1）BNS的单重态和三重态激发态之间的低能隙(0.14 eV)可以减少ISC的能量损失，并且其长延迟的荧光寿命(115 μs)也有助于实现高效的三线态能量转移。2）在所有无重原子、NIR激活的TTA-UC体系中，该研究构建的BNS可以实现最大的反斯托克斯位移(1.03 eV)。实验结果表明，TTA-UC的量子产率能够达到2.9%(上限为50%)。
Ji-Kun Li. et al. NIR-Absorbing B,N-Heteroarene as Photosensitizer for High-Performance NIR-to-Blue Triplet-Triplet Annihilation Upconversion. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202303093https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202303093
8. AM：通过胶体薄膜的图案诱导裂解制备的多功能介孔微块
介孔微粒有可能被应用于各个领域，如能源生产、传感和环境。最近，以经济和环境友好的方式制造均匀微粒的过程得到了广泛关注。鉴于此，韩国首尔科技大学Hyunsik Yoon、首尔大学Kookheon Char等通过操纵由微锥体组成的胶体薄膜的碎裂，同时控制金字塔边缘的缺口角度，生产出各种设计的矩形介孔微块。
1）在胶体薄膜的煅烧过程中，微金字塔的谷底会产生裂缝作为缺口，而缺口的角度可以通过微金字塔下面的预图案来控制。通过改变具有尖锐角度的缺口的位置，可以控制具有良好均匀性的微块的形状。在将微块从基材上分离后，具有多种功能的各种尺寸的介孔微粒子很容易被生产出来。2）通过对不同尺寸的矩形微块的旋转角度进行编码可以展示防伪功能。此外，介孔微粒还可用于分离与不同电荷化学品混合的所需化学品。制造尺寸可调的功能化介孔微块的方法可以成为制备特殊薄膜和催化剂以及环境应用的平台技术。
Lee, Y., et al, Versatile Mesoporous Microblocks Prepared by Pattern-Induced Cracking of Colloidal Films. Adv. Mater. 2300952.DOI: 10.1002/adma.202300952https://doi.org/10.1002/adma.20230095210. AFM：可穿戴、自供电、载药电子微针用于炎症性皮肤疾病的加速组织修复电刺激（ES）在生理和医学科学中得到了广泛应用，而其在治疗炎症性皮肤病（ISDs）方面的应用仍然是一个挑战，因为它们具有天然的病理角质层屏障，并且缺乏与化疗的有效组合来实现特异性免疫调节。鉴于此，南京理工大学冯章启、东南大学王婷、南京医科大学第四附属医院孙康健等人通过集成负载多组分化学药物的重塑金属微针和柔性摩擦电纳米发生器（TENG），开发了一种可穿戴、无电池、多组分药物负载电子微针（mD-eMN）系统。1）该系统可以将药物快速释放到ISD部位，然后在源自TENG的脉冲电子的协同作用下实现对细胞体的有效渗透和特异性免疫调节。此外，脉冲电子可以促进皮肤组织稳态重建，以减轻ISD的炎症过程。2）充分的证据表明，与传统的ES或单独的化学疗法相比，使用mD-eMN系统实现了牛皮癣（典型的ISDs模型）的显著皮肤炎症消退。这种创新的可穿戴式mD eMN系统为ISD的治疗提供了一个有效的灵活的电子和化学药物联合技术平台，不仅适用于本研究中的银屑病治疗，而且适用于糖尿病溃疡和皮肤肿瘤等其他ISD。
Qian, L., et al., Wearable, Self-powered, Drug-Loaded Electronic Microneedles for Accelerated Tissue Repair of Inflammatory Skin Disorders. Adv. Funct. Mater. 2023, 2209407.https://doi.org/10.1002/adfm.202209407
