科学家发现足够廉价的燃料电池催化剂关键成分

科学家发现足够廉价的燃料电池催化剂关键成分 然而，要在这些铁氮碳催化剂的耐久性和效率之间取得平衡却并非易事，因此这一过程充满了挑战。虽然他们已经成功地使催化剂具有持久性或高性能，但同时实现这两个属性仍然是一个巨大的障碍。布法罗大学领导的一项新研究可能会提供一种解决方案。在《自然-催化》杂志上，研究人员报告了如何在制造过程中加入氢气，从而制造出接近铂金性能的强效催化剂。前排中间的吴刚正在努力降低与生产气候友好型燃料电池相关的成本。图片来源：布法罗大学 Douglas Levere。这一进展表明，燃料电池技术在帮助汽车、卡车、火车、飞机和其他重型车辆实现无污染供电的潜力方面迈出了重要一步。"多年来，科学界一直在努力平衡这种权衡。我们可以制造出低成本的有效物质，但它们太容易降解。或者，我们可以制造出非常稳定的物质，但其性能却无法与铂相提并论。"这项研究的通讯作者、工程与应用科学学院化学与生物工程系教授吴刚博士说："通过这项工作，我们朝着解决这个问题迈出了一步。这项工作建立在吴领导的先前研究基础之上，该研究描述了铁-氮-碳催化剂，虽然这种催化剂经久耐用，但却难以加快燃料电池中的重要化学反应。新研究在一种名为热解的制造工艺中解决了这一局限性，该工艺涉及使用极高的温度来组合材料。在高温分解过程中，研究人员在高温舱中将四个氮原子与铁结合在一起。然后，他们将这种材料嵌入几层石墨烯中，石墨烯是一种坚韧、轻盈、柔韧的碳。通常，这一过程是在一个装有氩气等惰性气体的腔体内进行的。但这次，研究人员将氢气送入舱内，形成了 90% 的氩气和 10% 的氢气混合物。因此，研究人员能够更精确地控制催化剂的构成。具体来说，他们能够将两种不同的铁-氮-碳化合物（一种含有 10 个碳原子，另一种含有 12 个碳原子）置于有助于提高耐久性和效率的位置。由此产生的催化剂达到了燃料电池的初始性能，远远超过了能源部 2025 年的目标。事实证明，它比大多数铁氮碳催化剂更耐用，接近燃料电池使用的典型低铂阴极。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

斯克里普斯研究所的科学家们率先研制出可对抗致命镇静剂的疫苗

斯克里普斯研究所的科学家们率先研制出可对抗致命镇静剂的疫苗 斯克里普斯研究所的化学生物学家开发出了一种初步的"概念验证"疫苗，有可能为首次有效治疗人类服用过量甲苯噻嗪铺平道路。美国食品和药物管理局批准用于动物的镇静剂和镇痛剂甲苯噻嗪会对人体产生严重的副作用。最近，它被非法混入芬太尼、海洛因等阿片类药物以及可卡因中。这导致用药过量致死的人数大幅增加。现在，斯克里普斯研究所的化学生物学家开发出了一种疫苗，可以阻断甲苯噻嗪的毒性作用。最近发表在《化学通讯》（Chemical Communications）杂志上的一篇论文介绍了这种疫苗通过训练免疫系统来攻击这种药物。"我们能够证明，疫苗可以逆转啮齿动物中甲苯噻嗪过量的症状，"该研究的资深作者、斯克里普斯研究中心化学教授 Kim D. Janda 博士说。 "目前除了支持性护理之外，还没有治疗甲苯噻嗪中毒的方法，因此，我们相信我们的研究工作和我们提供的数据将为人类的有效治疗铺平道路。"甲苯噻嗪与芬太尼合用导致的致命药物过量迅速增加，促使白宫国家药物管制政策办公室宣布这种合用药物对美国构成新的威胁。甲苯噻嗪中毒的表现与阿片类药物过量类似，会导致呼吸和中枢神经系统抑制，并且会增强阿片类药物的效果。然而，通常用于逆转阿片类药物影响的纳洛酮并不能解决甲苯噻嗪的影响，这凸显了采取有效措施治疗甲苯噻嗪引起的急性中毒的必要性。研究人员怀疑，甲苯噻嗪是通过减少流向大脑和身体其他部位的血液而起作用的。这种药物还会导致皮肤损伤和伤口无法愈合，通常位于前臂和小腿，在某些情况下可能需要截肢，因此被称为"僵尸药"。虽然目前还没有治疗方法，但有针对性的疫苗或许能提供一种解决方案。疫苗会促使免疫系统产生抗体来抵御入侵者。抗体可以针对病毒、细菌和毒素。然而，有时分子太小，无法启动免疫反应，例如甲氧苄啶。因此，为了规避这个问题，研究人员利用扬达首创的设计原理创造了一种疫苗，该原理依赖于将药物分子（称为合剂）与较大的载体分子（蛋白质）和佐剂配对。在这项研究中，科学家们将一种甲苯噻嗪合剂与多种不同类型的蛋白质结合在一起，看看哪种组合能产生针对它的强大免疫反应。研究小组测试了三种疫苗配方（根据所涉及的蛋白质，分别称为TT、KLH和CRM197），观察哪种疫苗鸡尾酒能在啮齿动物受到甲苯噻嗪挑战后提供帮助。10分钟后，三种疫苗中的一种（TT）明显增加了注射了甲苯噻嗪的小鼠的运动能力，而三种疫苗中的两种（TT和KLH）则改善了呼吸。科学家们还研究了这些疫苗如何限制甲苯噻嗪的血脑屏障（BBB）渗透，这是一种仔细检查药物渗透的过滤机制。注射甲苯噻嗪后，它会立即进入大脑与受体结合。抗体通常无法通过血脑屏障；然而，三种疫苗中的两种（TT 和 KLH）显示出强大的能力，可以阻止甲苯噻嗪到达大脑中的受体，从而限制其有害影响。这项研究已经申请了临时专利。未来，他的团队将在这项工作的基础上创造出一种双功能抗体，可以同时逆转芬太尼和甲苯噻嗪的毒性，而纳洛酮却无法做到这一点。"单克隆抗体治疗可与疫苗同时使用，为阿片类药物使用障碍以及阿片类-甲苯噻嗪类药物过量提供直接和长期的保护，"Janda 说。"这一策略可以对阿片类药物的流行产生重大影响"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：