1. Nature Nanotechnol.：自组装嵌合纳米抗体修饰脂质体脂质体作为药物载体具有有效负载保护、可调节的承载能力和改善的生物分布等优点。然而，由于靶向部分的功能障碍和制备过程中有效负载的损失，免疫脂质体尚未在商业生产中受到青睐。在这里，宾汉姆顿大学Yuan Wan，Lixue Wang，哈佛大学Luke P. Lee报道了一种无需化学修饰的生物物理方法，通过将嵌合纳米抗体（cNB）自组装成脂质体双层，一步生产免疫脂质体。1）cNB 由针对人表皮生长因子受体 2 (HER2) 的纳米抗体、柔性肽接头和疏水性单跨膜结构域组成。2）研究人员确定 64% 的治疗化合物可以封装到 100 nm 脂质体中，并且在轻松的条件下可以将多达 2,500 个 cNB 锚定在脂质体膜上而没有空间位阻。3）随后，研究人员证明载药免疫脂质体可将 HER2 过表达癌细胞系的细胞毒性提高 10 至 20 倍，抑制异种移植肿瘤的生长 3.4 倍，并将生存率提高两倍以上。Rahman, M.M., Wang, J., Wang, G. et al. Chimeric nanobody-decorated liposomes by self-assembly. Nat. Nanotechnol. (2024).https://doi.org/10.1038/s41565-024-01620-62. Nature Chem.：强相关性与拓扑挫败共存的高度纠缠多自由基纳米石墨烯开壳纳米石墨烯表现出由拓扑挫败或强电子-电子相互作用产生的非常规π磁性。然而，传统的设计方法通常仅限于单个磁源，这可能限制开壳纳米石墨烯中相关自旋的数量或磁排序的类型。在这里，新加坡国立大学Jiong Lu，Jishan Wu，捷克科学院物理研究所Pavel Jelinek，Libor Veis提出了一种设计策略，结合拓扑挫败和电子-电子相互作用，在 Au(111) 上制造大型完全熔融的“蝴蝶”形四基纳米石墨烯。 1）研究人员采用键分辨扫描隧道显微镜和自旋激发光谱来分别解析分子主链并揭示强相关的开壳特征。2）这种纳米石墨烯包含四个不成对的电子，具有铁磁和反铁磁相互作用，具有多体单重态基态和强多自旋纠缠，这可以通过多体计算得到很好的描述。3）此外，研究人员使用二茂镍磁性探针研究了纳米石墨烯的磁性和自旋态。在多自由基纳米石墨烯中印记和表征多体强相关自旋的能力为量子信息技术的未来进步铺平了道路。Song, S., Pinar Solé, A., Matěj, A. et al. Highly entangled polyradical nanographene with coexisting strong correlation and topological frustration. Nat. Chem. (2024).https://doi.org/10.1038/s41557-024-01453-93. Chem. Soc. Rev.：二维有机-无机范德华异质结的最新进展近几十年来，二维（2D）材料由于其优异的光电特性而引起了人们的极大关注。其中，为了满足日益增长的多功能应用需求，2D有机-无机范德华（vdW）异质结在光电子器件的发展中越来越受欢迎。这些异质结表现出优异的性能，可以协同结合有机和无机材料的有利特性，从而提供广泛的优势。此外，它们能够创建新的器件结构，并在现有的2D材料中引入新的功能。近日，天津大学Hu Wenping、Geng Dechao、天津师范大学Li Lin、新加坡国立大学Chen Wei综述研究了二维有机-无机范德华异质结的最新进展。1) 作者对2D有机-无机vdW异质结进行了全面研究，包括它们的分类、制造和相应器件。此外，作者对该领域的挑战提供了全面见解，以启发未来的研究方向。2) 通过进一步加深对二维有机-无机vdW异质结基本性质的理解，可扩大可用材料的范围，并探索新的器件架构，这将推动研究人员利用二维有机-有机vdW异质结构的独特性能，将其应用于更广泛的领域。 Qing Zhang, et al. Recent progress in emerging two-dimensional organic–inorganic van der Waals heterojunctions. Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D3CS00821E4. Chem. Soc. Rev.：酸性沸石上的水结构及其催化作用催化活性位点的局部反应环境可以被操纵以改变多相催化的动力学和热力学性质。由于水独特的物理-化学性质，涉及水分子和催化剂上活性位点之间特定相互作用的非均相催化反应表现出与无水情况下不同的结果。沸石材料正与水一起应用于化学工业中的多相催化反应和向可持续能源的过渡。近日，苏黎世联邦理工学院Jeroen A. van Bokhoven综述研究了酸性沸石上的水结构及其催化作用。 1) 基于实验观察和理论计算结果，作者重点讨论了Brønsted和Lewis酸性沸石吸附/稳定水的性质和结构。作者综述了水结构在沸石催化反应催化效率中的功能，并强调了增强沸石催化剂稳定性的策略。2) 这些进展将有助于开发新的催化反应，并在水蒸气或冷凝水相存在的情况下，使催化性能在活性、选择性和稳定性方面合理化。Qiang Liu and Jeroen A. van Bokhoven Water structures on acidic zeolites and their roles in catalysis. Chem. Soc. Rev. 2024https://doi.org/10.1039/D3CS00404J5. Nature Commun.：使用带有冷冻凝胶覆盖层的光电极实现稳定的水分解 基于太阳能和水分离的氢气生产技术已经作为无碳能源系统出现。许多研究人员已经用低成本和富含地球的材料开发了高效的薄膜光电化学(PEC)器件。然而，由于催化剂的不稳定性，太阳能水分离系统的寿命很短，这是由于化学溶解和氢泡产生的机械应力造成的。最近的一项研究发现，纳米孔水凝胶可以防止PEC器件的结构退化。在这项研究中，延世大学Hyungsuk Lee，Jooho Moon通过利用冷冻技术设计水凝胶基覆层的多孔结构来研究其保护机制。1）对具有不同孔结构的冷冻胶覆盖层的测试表明，冷冻胶保护器中的氢气通过提供气泡成核位来降低催化剂表面的剪应力。2）冷冻后的表面层有效地保持了铂催化剂颗粒在器件表面的均匀分布，保持了200小时以上。研究发现有助于建立半永久性光电化学器件，实现无碳社会。 Kang, B., Tan, J., Kim, K. et al. Stable water splitting using photoelectrodes with a cryogelated overlayer. Nat Commun 15, 1495 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-45701-56. Nature Commun.：具有工程机械离子不对称性的高电流水凝胶发生器机电能量转换是一种潜在的解决方案，可用于小型化、可穿戴和可植入系统的电源供应；然而，由于使用软设备开发低频运动时电流输出有限，因此机电能量转换仍然具有挑战性。近日，香港大学Lizhi Xu，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所Xiong Pu，东南大学Feng Gong报道了一种水凝胶发生器的设计，它的机械离子电流产生被放大了几个数量级，具有工程化的结构和化学不对称。 1）在压缩载荷下，水凝胶中的浮雕结构增强了变形梯度引起的净离子通量，这与电极的不对称离子吸附特性和水凝胶基质中明显的阳离子和阴离子的扩散性协同作用。2）在0.1Hz 80kPa的循环压缩下，这种机械力离子过程可以产生4 mA(5.5A m−2)的峰值电流，转移电荷高达916 mC m−2。3）这种小型水凝胶发生器的高电流输出有利于可穿戴设备的供电，伤口愈合的受控药物租赁系统就是例证。所展示的放大机械离子效应的机制将使各种自给能生物医学系统的进一步设计成为可能。Liu, H., Ji, X., Guo, Z. et al. A high-current hydrogel generator with engineered mechanoionic asymmetry. Nat Commun 15, 1494 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-45931-77. Nature Commun.：通过固态相变构建的高度各向异性 Fe3C 微米薄片可有效吸收微波具有片状几何形状的软磁材料可以提供突破Snoek极限的形状各向异性，这有望实现高频铁磁共振和微波吸收性能。在这里，杭州电子科技大学Xuefeng Zhang，Yixing Li通过电化学脱合金辅助的固态相变获得了具有晶体取向的二维（2D）Fe3C微米薄片。1）通过控制不同等温淬火温度下二维 Fe3C 微米片的厚度，可以进一步调节形状各向异性。因此，在700 ℃至550 ℃等温淬火下，谐振频率在9.47和11.56 GHz之间得到有效调节。2）复磁导率的虚部在11.56 GHz时可达0.9，最小反射损耗（RLmin）为-52.09 dB（15.85 GHz，2.90 mm），有效吸收带宽（EAB≤-10 dB）为2.55 GHz。该研究为高频磁损耗材料的制备以获得高性能微波吸收体提供了深入的见解，并实现了从传统结构材料制备功能材料。 Zhao, R., Gao, T., Li, Y. et al. Highly anisotropic Fe3C microflakes constructed by solid-state phase transformation for efficient microwave absorption. Nat Commun 15, 1497 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-45815-w8. Nature Commun.：柯肯达尔效应引起的均匀应力分布稳定富镍层状氧化物阴极富镍层状氧化物阴极有望获得超高的能量密度，但由于二次粒子在脱锂过程中的机械失效而受到困扰。现有的缓解结构退化的方法可以延缓粉碎，但无法调整应力分布和根除裂缝的形成。在这里，清华深圳国际研究生院Baohua Li，Chenglong Zhao，Lele Peng报道了一种独特的策略，通过Kirkendall效应来均匀二次粒子中的应力分布，以稳定电化学循环过程中的核心区。 1）引入了外来金属/类金属氧化物(如Al2O3或SiO2)作为前驱体择优生长的异质形核晶种。随后的煅烧处理产生了富掺杂的内部结构，中心为Kirkendall空洞，这是由于外来元素和镍原子之间的扩散系数不同所致。2）所得正极材料表现出优异的结构和电化学可逆性，从而使500次循环后的高比能量密度(基于正极)达到660 WH kg−1，保持率为86%。这项研究表明，均匀的应力分布是解决富镍层状氧化物阴极结构不稳定性的一条有希望的途径。Gao, Z., Zhao, C., Zhou, K. et al. Kirkendall effect-induced uniform stress distribution stabilizes nickel-rich layered oxide cathodes. Nat Commun 15, 1503 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-45373-1 9. Angew：超钝化金属溶解与析氧反应:对合金稳定性和电催化的影响多主元素合金（MPEAs）因其在较宽pH范围内的电化学稳定性和设计灵活性而在腐蚀和电催化研究中受到越来越多的关注。使用等摩尔CrCoNi合金，德国联邦材料研究与测试研究所Julia Witt等观察到在腐蚀性电解质（0.1 M NaCl，pH=2）中显著的金属溶解，同时在超钝化区发生析氧反应（OER），尽管极化曲线中没有滞后或其他明显的腐蚀指标。1）作者提出了一个表征方案来描述OER和合金溶解的作用，使用扫描电化学显微镜（SECM）进行OER开始检测，并使用电感耦合质谱（ICP-MS）和紫外可见光（UV-Vis）光谱进行定量化学分析来阐明金属溶解过程。原位电化学原子力显微镜（EC-AFM）显示CrCoNi上的超钝化金属溶解以晶间腐蚀为主。这些结果对MPEAs在腐蚀系统中的稳定性具有重要意义，强调了在评估OER催化剂的法拉第效率时分析确定从MPEA电极释放到电解质中的金属离子的必要性。2）过渡金属离子的释放不仅会降低电解槽的法拉第效率，还会导致电化学反应器中膜的中毒和降解。 Annica Wetzel, et al, Transpassive Metal Dissolution vs. Oxygen Evolution Reaction: Implication for Alloy Stability and Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202317058.DOI: 10.1002/anie.202317058https://doi.org/10.1002/anie.20231705810. Angew：以创纪录的生产率可扩展地合成强大的MOF用于具有挑战性的乙烯纯化和丙烯回收乙烯（C2H4）纯化和丙烯（C3H6）回收在聚合物合成中高度相关，然而开发用于这些工业分离的物理吸附剂面临着将易扩展性、经济可行性、高水分稳定性与高分离效率相结合的挑战。西北大学Lei Hou等报道了一种用于同时回收C3H6和C2H4的稳健且可扩展的MOF（MAC-4）。1）通过产生由可接近的N/O位点修饰的非极性孔，MAC-4在环境条件下显示出对C2H6和C3H6的顶层吸收和选择性优于C2H4。分子模拟结合原位红外光谱显示C2H6和C3H6分子被捕获在框架中，与C2H4的接触更强。突破性实验证明了二元C2H6/C2H4和C3H6/C2H4以及三元C3H6/C2H6/C2H4混合物的卓越分离性能，同时为高纯度C2 H4（≥99.9%）和C3H6（≥99.5%）提供了27.4和36.2 L kg-1的创纪录生产率。2）MAC-4可在回流条件下于3小时内以十千克规模方便地制备，使其成为解决具有挑战性的气体分离的智能MOF。Gang-Ding Wang, et al, Scalable Synthesis of Robust MOF for Challenging Ethylene Purification and Propylene Recovery with Record Productivity, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202319978.DOI: 10.1002/anie.202319978https://doi.org/10.1002/anie.20231997811. Angew：用于选择性激活抗体-药物缀合物的基于偶氮苯的接头策略 现有的抗体/药物缀合物（ADC）接头，无论是可切割接头还是不可切割接头，都被设计成一旦ADC被内化到细胞中就释放高毒性有效载荷或有效载荷衍生物。然而，临床研究表明，只有<1%的给药ADC在肿瘤细胞中积累。其余>99%的ADC在健康组织细胞中非特异性分布，因此不可避免地导致ADC的脱靶毒性。军事医学科学院Xinbo Zhou等描述了一种智能肿瘤特异性连接策略来解决这些限制。1）通过引入低氧激活的偶氮苯基团作为毒性控制剂来构建肿瘤特异性接头。作者证明这种基于偶氮苯的接头在健康组织中是不可裂解的（O2>10%），相应的有效载荷衍生物MMAE，可以作为安全的前药来掩盖MMAE的毒性（关闭）。在暴露于低氧肿瘤微环境（O2<1%）时，该接头被切割以释放MMAE并完全恢复ADC的高细胞毒性（开启）。值得注意的是，与传统的含有ADC的可切割接头或不可切割接头相比，含有ADC的偶氮苯接头在体内表现出令人满意的抗肿瘤效果和更好的治疗窗。2）因此，作者基于偶氮苯的连接体为下一代ADC连接体的开发带来了新的希望。 Dian Xiao, et al, Azobenzene-based Linker Strategy for Selective Activation of Antibody-Drug Conjugates, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202310318.DOI: 10.1002/anie.202310318https://doi.org/10.1002/anie.202310318
