1. Science Advances：可注射的、自我修复的水凝胶粘接剂用于无缝线伤口愈合
组织粘合剂作为缝线的替代品和补充剂已经引起了人们的广泛兴趣，但仍有许多挑战需要克服，包括组织粘附力弱、生物相容性不足和生物降解失控。中科院长春应化所贺超良通过无催化剂邻苯二甲醛/胺（酰肼）交联反应开发了可注射和生物相容的水凝胶粘合剂。1）水凝胶表现出对各种组织的快速而牢固的粘附，并建立了邻苯二甲醛介导的组织粘附机制。通过将二硫键结合到水凝胶网络中，水凝胶粘合剂在体内显示出6至22周的可控降解特性。2）在肝脏和血管损伤中，水凝胶可以有效地密封切口并快速止血。在大鼠和兔全厚皮肤切口模型中，水凝胶粘合剂可以快速闭合切口并加速伤口愈合，其疗效优于市售纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯胶。3）因此，该水凝胶粘合剂在外科应用中显示出无缝合伤口闭合、止血密封和防止渗漏的巨大潜力。
Hui Ren, et al. Injectable, self-healing hydrogel adhesives with firm tissue adhesion and on-demand biodegradation for sutureless wound closure. Science Advances. 2023DOI：10.1126/sciadv.adh4327https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh4327
2. Nature Commun.：薄、柔软、可穿戴系统，用于连续无线监测动脉血压
在临床环境之外持续监测动脉血压（BP）对于预防和诊断高血压相关疾病至关重要。然而，当前的连续血压监测仪器要么系统庞大，要么用户设备界面性能较差，阻碍了其在连续血压监测中的应用。在这里，香港城市大学Xinge Yu，解放军总医院Xiaohui Ma报道了一种薄的、柔软的小型化系统（TSMS），它结合了保形压电传感器阵列、主动压力适应单元、信号处理模块和先进的机器学习方法，可以实现真正的可穿戴、连续无线动态监测动脉血压。1）通过优化材料选择、控制/采样策略和系统集成，TSMS 表现出改进的界面性能，同时保持 A 级测量精度。2）对87名志愿者的初步试验和对两名高血压患者的临床跟踪证明了TSMS作为可靠血压测量产品的能力，及其在精确血压控制和个性化诊断方案开发方面的可行性和实用性。
Li, J., Jia, H., Zhou, J. et al. Thin, soft, wearable system for continuous wireless monitoring of artery blood pressure. Nat Commun 14, 5009 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40763-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-40763-3
3. Nature Commun.：从软木木质素可持续生产盐酸多巴胺
多巴胺不仅是一种广泛使用的治疗神经系统疾病的商品药物，而且还是先进碳材料的极具吸引力的基础。木质素是木质纤维素生物质工业的废物，是地球上最丰富的可再生芳烃来源。直接从木质素高效生产多巴胺是一个非常理想的目标，但极具挑战性。在这里，南京林业大学Zupeng Chen，华东理工大学Yanqin Wang报道了一种从软木木质素可持续生产盐酸多巴胺的创新策略，质量产量为 6.4 wt.%。1）值得注意的是，通过简单的过滤过程得到固体盐酸多巴胺，纯度为98.0%，避免了繁琐的分离和纯化步骤。2）该方法首先进行酸催化解聚，然后进行脱保护、借氢胺化和甲氧基水解，将木质素转化为盐酸多巴胺。3）技术经济分析预测该工艺是一种具有经济竞争力的生产工艺。因此，这项研究实现了从木质素合成盐酸多巴胺的未开发潜力。
Dong, L., Wang, Y., Dong, Y. et al. Sustainable production of dopamine hydrochloride from softwood lignin. Nat Commun 14, 4996 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40702-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-40702-2
4. Nature Commun.：来自抑制冷冻调谐聚合物非晶化的类皮肤冷冻凝胶电子器件
由于冷冻场不受控制，半晶结构导致单一性能的唯一情况极大地限制了绿色冷冻凝胶在软器件中的应用。在这里，青岛大学Lili Wang，Ming Liang Jin提出了一种利用聚合物的完全非晶化来实现冷冻凝胶多功能性的简单策略。1）通过用防冻盐精确降低前驱体溶液的凝固点，抑制冰的生长，在冷冻时形成异常微弱且均匀的聚合物链聚集体，从而实现聚合物的可调非晶化以及自由键和氢键的共存羟基。2）这种多尺度微结构触发了冷冻凝胶的组织状超柔软性（杨氏模量<10 kPa）和可拉伸性、高透明度（~92%）、自粘附和瞬时自修复（<0.3 s）的综合特性，以及具有优异的离子导电性、抗冻性（-58°C）和保水能力，推动了类肤冷冻凝胶电子器件的发展。这些概念为冷冻凝胶开辟了一个有吸引力的分支，冷冻凝胶采用受控结晶行为来实现按需功能。
Zhang, X., Yan, H., Xu, C. et al. Skin-like cryogel electronics from suppressed-freezing tuned polymer amorphization. Nat Commun 14, 5010 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40792-yhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-40792-y
5. Nature Commun.：亚秒级超快可编程湿化学合成
通过加热本体溶液的湿化学合成对于获得纳米材料是有效的。然而，它仍然受到有限的反应速率、可控性和能量/反应物的大量消耗的影响，特别是对于特定底物的合成。在此，浙江大学Yingchun Fu，高超教授，Yingjun Liu提出了一种创新的湿界面焦耳加热（WIJH）方法，以亚秒超快、可编程和节能/反应物的方式合成各种纳米材料。1）在WIJH中，石墨烯薄膜(GF)产生的焦耳热被限制在基材溶液界面处。伴随着溶剂的瞬时蒸发，温度急剧提高，前驱体浓缩，从而协同加速和控制纳米材料在基底上的成核和生长。2）WIJH使HKUST-1的结晶速率达到创纪录的高水平（~1.97 μm s−1）、超低能源成本（9.55×10−6 kWh cm−2）和低前体浓度，速度提高了5个数量级、-6和-2个数量级分别低于传统方法。此外，WIJH可以通过对电气化程序进行编程，轻松定制产品的数量、尺寸和形态。3）所制备的HKUST-1/GF能够实现焦耳加热可控且低能量的二氧化碳捕获和释放。这项研究开辟了一种超高效合成纳米材料和涉及溶剂的焦耳加热的新方法。
Zhang, L., Peng, L., Lu, Y. et al. Sub-second ultrafast yet programmable wet-chemical synthesis. Nat Commun 14, 5015 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40737-5https://doi.org/10.1038/s41467-023-40737-5
6. JACS：含有X射线可触发前药的纳米级金属-有机框架可实现协同放化疗
由于重金属基纳米级金属-有机框架（nMOFs）可作为良好的放射增敏剂，通过增强能量沉积和活性氧（ROS）生成来进行放射治疗。因此，具有共价偶联和可X射线触发前药的nMOFs可以利用ROS按需释放化学治疗剂来进行放化疗。芝加哥大学林文斌报道了一种新型nMOF，Hf-TP-SN，其可与可X射线触发的7-乙基-10-羟基喜树碱（SN38）前药联合用于协同放化疗。1）作者通过3,5-二甲氧基碳酸苄酯键将SN38与Hf-TP-OH-nMOF偶联形成Hf-TP-SN，其中，苄酯键可被羟基自由基（·OH）裂解。2）在X射线照射下，电子密集的Hf12次级构建单元可作为放射增敏剂增强羟基自由基的生成，从而通过3，5-二甲氧基碳酸苄酯的羟基化以及1，4-消除，触发SN38的释放。研究显示，从Hf-TP-SN释放的SN38比其分子对应物高5倍。3）实验显示，Hf-TP-SN联合放射可诱导对癌症细胞的显著细胞毒性，并有效抑制结肠癌和癌症小鼠模型中的肿瘤生长。
Ziwan Xu, et al. Nanoscale Metal–Organic Framework with an X-ray Triggerable Prodrug for Synergistic Radiotherapy and Chemotherapy. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04602
7. JACS：多孔共价有机骨架颗粒的组合合成及其催化应用
精确定制共价有机框架（COF）的聚集状态以形成分层多孔结构对其性能和应用至关重要。在这里，浙江大学Pingwei Liu报道了一种使用动态组合化学构建含有介孔和大孔的亚胺基空心COF的一锅一步策略。1）它依赖于三个或更多单体在两个单官能竞争剂存在下的直接共聚。所得颗粒产品具有高结晶度和分级孔隙，包括0.93 nm左右的微孔、3.1−32 nm范围内广泛分布的介孔和500 nm左右的大孔，而比表面积可达748 m2·g− 1、非微孔占比表面积的60%。2）该颗粒在作为纳米载体原位负载Pd催化剂的应用中表现出独特的优势，在乙烯和一氧化碳的共聚中负载效率为93.8%。研究发现，可以调节共聚物的生长和组装以形成花形颗粒，有效抑制反应器的结垢。此外，共聚物的重均分子量和熔融温度也得到了大幅提高。该方法提供了一种简单的方法来制造具有分级孔的COF，用于催化的高级应用。
Wei Li, et al, Combinatorial Synthesis of Covalent Organic Framework Particles with Hierarchical Pores and Their Catalytic Application, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04995https://doi.org/10.1021/jacs.3c04995
8. JACS: 一种定制的MOF-5疏水多孔壳
金属−有机骨架(MOF)材料的湿敏性是其更广泛应用的关键瓶颈。构建核心−壳体复合材料一直被认为是提高防潮性的有效策略，但对于脆弱的MOF来说，这一点很少实现。在这里，太原理工大学Libo Li，重庆大学Daliang Zhang首次报道了通过“插座锚定”策略在特别脆弱的MOF-5上构建定制的疏水多孔壳NTU-COF。1）值得注意的是，MOF-5的孔结构保持得很好，在潮湿条件下仍能实现二氧化碳/氮气的完全分离。2）研究人员用低温聚焦离子束和超低剂量(扫描)电子显微镜相结合的方法，在原子分辨率下观察了MOF-5和NTU-COF之间的均一界面，深刻地揭示了核−壳层结构的组装机理。这项工作提供了一种简单的方法来制备用于不稳定MOF的疏水多孔壳，并为解决实际应用中的多孔材料的水分不稳定性问题提供了一种普遍的方法。
Jianhui Li, et al, A Customized Hydrophobic Porous Shell for MOF-5, J. Am. Chem. Soc, 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04831https://doi.org/10.1021/jacs.3c04831
9. JACS：基于碳-碳键的层状3D共价有机框架薄膜
过去几十年来，共价有机骨架（COF）的发展在气体储存、催化、药物输送和传感领域带来了各种有前景的应用。尽管大多数描述的合成方法都会产生晶粒尺寸不受控制的粉状 COF，但最近已经探索了几种生长 COF 薄膜的方法。然而，在迄今为止提出的所有 COF 中，分离的材料在化学上都是均匀的，所有功能均匀分布在整个材料中。在单部电影中综合操纵功能空间分布的策略将改变游戏规则。具体来说，这将允许在单个框架中引入局部功能甚至连续功能，从而扩大其综合多功能性和应用潜力。在这里，哥德堡大学Karl Börjesson成功合成了两种 3D 晶体 COF 薄膜。1）离子 B 基和中性 C 基 COF 框架具有相似的晶胞参数，这使得它们能够在分层 3D COF 薄膜中外延堆叠。2）研究人员使用石英晶体微天平实时监测薄膜的生长，显示出相对于反应时间的线性生长。通过化学分析和振动光谱证实了高聚合度。此外，掠入射 X 射线衍射证实了它们的多晶和各向异性性质。3）研究人员通过用 COF-300 及其碘化衍生物制造层状薄膜，进一步扩大了这一概念的范围。最后，这项工作将为多功能 COF 薄膜铺平道路，其中并行功能嵌入到同一晶体材料中。
Yizhou Yang, et al, Layered 3D Covalent Organic Framework Films Based on Carbon−Carbon Bonds, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c06621https://doi.org/10.1021/jacs.3c06621
10. JACS：COF限域Fe2(IV)-μ-oxo光催化C-H键活化
人们认为H2O是能够同时实现催化选择性和催化活性的优异溶剂，但是如何让催化活性物种在水溶液中保持高氧化态（IV/V）的同时保持催化活性和催化剂的循环活性非常困难。有鉴于此，印度科学教育研究所Rahul Banerjee、Sayam Sen Gupta等发展解决该问题的方法，这种方法将(Et4N)2[FeIII(Cl)bTAML]修饰在COF上，从而利用COF的形貌优势和电荷特点。在可见光催化反应条件，使用[CoIII(NH3)5Cl]Cl2作为牺牲性电子受体，在水中形成 [(bTAML)FeIV–O–FeIV(bTAML)]−，COF骨架能够作为多孔材料和光敏剂。1）这项工作通过光化学反应方式，首次形成Fe2IV–μ–oxo自由基物种，并且在选择性氧化C-H惰性化学键的反应中表现了优异的催化活性和产率。 2）为了增强催化活性和催化剂的循环，发展了TpDPP COF薄膜，在惰性烷烃/烯烃的C-H键反应中实现了区域选择性和立体选择性官能团化，其中对3°/2°=102/1选择性，这种优异的选择性是均相催化无法实现的。催化剂薄膜的C-H键氧化反应实现了高产率（32-98 %）和选择性（顺式十氢萘的反应，cis/trans=74/1；3°/2°=100/1）。
Poulami Majumder, et al, Proximity-Enabled Photochemical C–H Functionalization using a Covalent Organic Framework-Confined Fe2IV–μ–oxo Species in Water, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04409https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c0440911. JACS: 超稳定镍基金属有机框架中活性氧生成效率的连接体工程异质光催化剂表面的界面电荷转移决定了活性氧（ROS）生成的效率，从而决定了有氧氧化反应的效率。金属有机框架（MOF）中的网状化学允许合理设计供体-受体对，以优化界面电荷转移动力学。在此，暨南大学Weigang Lu，Dan Li报道了一系列以线性桥联联吡唑作为有机连接体的同构fcu拓扑Ni8-MOF（称为JNU-212、JNU-213、JNU-214和JNU-215）。这些结晶Ni8-MOF可以在100°C的7 M NaOH中保持其结构完整性24小时。1）实验研究表明，通过调节吡唑桥接单元的电子接受能力进行连接工程，使这些Ni8-MOF在可见光照射下显着提高电荷分离和传输效率。其中，含有苯并硒二唑单元的光催化材料（JNU-214）在苯甲胺的有氧氧化中表现出最好的光催化性能，24小时内转化率为99%。2）研究人员进行回收实验以确认JNU-214作为稳健的多相催化剂的稳定性和可重复使用性。值得注意的是，对供体-受体-供体MOF中桥接单元的电子接受能力的系统调节为开发用于有氧氧化反应的可行的不含贵金属的异质光催化剂提供了一条新途径。
Kun Wu, et al, Linker Engineering for Reactive Oxygen Species Generation Efficiency in Ultra-Stable Nickel-Based Metal−Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2023https://doi.org/10.1021/jacs.3c05585
12. JACS：将环糊精掺入共价有机框架中可实现广泛的液相和气相色谱对映分离
使用高效色谱技术分离对映体具有极大的重要性和兴趣。在这方面，β-环糊精（β-CD）及其衍生物作为手性固定相（CSP）已被广泛研究。然而，固定在传统基质上的β-CD通常表现出较低的稳定性和有限的操作范围。近年来，具有高度有序纳米孔的共价有机框架（COF）正在成为用于对映分离的有前景的CSP，但其实际应用仍然受到单体和COF合成困难的阻碍。在此，四川大学Chen Yuan，云南师范大学Li-Ming Yuan，上海交通大学崔勇教授通过快速且简便的等离子体诱导聚合结合合成后修饰策略合成了两种β-CD驱动的COF。1）精确定义的COF通道增强了所容纳的β-CD与分析物的可及性，并充当强大的保护屏障，保护β-CD免受恶劣环境的影响。因此，β-CD修饰的COF可以作为潜在的通用CSP，用于气相色谱和高效液相色谱中的广泛对映体分离，并且可以分离多种外消旋体。2）与常用的商业手性色谱柱相比，这些基于COF的色谱柱表现出相当的分离能力和卓越的应用多功能性。这项工作综合了COF和β-CD的优点并克服了它们的缺陷，从而将COF作为手性选择器修饰的平台发展起来，并为实用的色谱对映分离带来了广阔的前景。
Chen Yuan, et al, Cyclodextrin Incorporation into Covalent Organic Frameworks Enables Extensive Liquid and Gas Chromatographic Enantioseparations, J. Am. Chem. Soc, 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05973https://doi.org/10.1021/jacs.3c05973
