科学家开发出新型纳米材料 带来控制火灾的新方法

科学家开发出新型纳米材料带来控制火灾的新方法高温火焰对于生产多种材料至关重要。然而，控制火焰及其与目标材料的相互作用是一项挑战。科学家们现在已经开发出一种方法，利用分子薄保护层来控制火焰的热量与材料的相互作用--驯服火焰，让用户能够精细调整加工材料的特性。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377999.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377999.htm

科学家开发出抗击耐药细菌的新型抗生素

科学家开发出抗击耐药细菌的新型抗生素苏黎世大学核磁共振设施负责人、化学家奥利弗-泽尔贝（OliverZerbe）说："不幸的是，新抗生素的研发渠道相当空虚。自从上一种针对以前未使用过的靶分子的抗生素获得批准以来，已经过去了50多年。"在最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上的一项研究中，泽尔贝现在讨论了一类高效抗生素的开发情况，这类抗生素能以新颖的方式对抗革兰氏阴性细菌。世卫组织将这类细菌列为极度危险的细菌。这类细菌由于具有双层细胞膜，因此抗药性特别强，例如耐碳青霉烯类肠杆菌。除了乌兹赫里大学的团队外，制药公司SpexisAG的研究人员也参与了这项由Innosuisse共同资助的合作研究。研究人员的研究起点是一种名为比他汀的天然肽，昆虫用它来抵御感染。比他汀能破坏革兰氏阴性细菌外膜和内膜之间重要的脂多糖运输桥梁，几年前，现已退休的哈佛大学教授约翰-罗宾逊（JohnRobinson）在一项研究中揭示了这一点。结果，这些代谢物在细胞内积聚，导致细菌死亡。然而，比他汀并不适合用作抗生素药物，原因之一是它的效力较低，而且细菌很快就会对它产生抗药性。因此，研究人员改变了比他汀的化学结构，以增强这种肽的特性。泽尔贝说："要做到这一点，结构分析至关重要。为此，结构分析至关重要。"他的团队合成了细菌转运桥的各个组成部分，然后利用核磁共振（NMR）观察比他汀与转运桥结合的位置和方式，以及如何破坏转运桥。利用这些信息，SpexisAG公司的研究人员计划进行必要的化学修饰，以增强多肽的抗菌效果。除其他外，还进一步进行了突变，以提高分子的稳定性。合成肽随后在感染细菌的小鼠身上进行了测试，结果非常出色。泽尔贝说："事实证明，这种新型抗生素非常有效，尤其是在治疗肺部感染方面。它们对耐碳青霉烯类肠杆菌也非常有效，而大多数其他抗生素在这方面都失效了"。此外，新开发的肽类药物对肾脏没有毒性或危害，而且在血液中长期保持稳定--所有这些特性都是获得药物批准的必要条件。不过，在开始首次人体试验之前，还需要进一步的临床前研究。在选择最有前景的多肽进行研究时，研究人员确保它们也能有效对抗那些已经对比萨丁产生抗药性的细菌。泽尔贝说："我们相信，这将大大减缓抗菌药耐药性的产生。我们现在有望获得一类新的抗生素，这种抗生素对抗药性细菌也同样有效"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372775.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372775.htm

比一根头发细100万倍：科学家开发出无损超细纳米管道

比一根头发细100万倍：科学家开发出无损超细纳米管道约翰-霍普金斯大学的研究人员在仅为人类单根头发宽度的百万分之一的微观管道上工作，设计了一种方法来保护这些最微小的管道，防止最小的泄漏。由自我组装、自我修复的纳米管构建的无泄漏管道可以连接到不同的生物结构上，这是向开发纳米管网络迈出的巨大一步，有朝一日可能将专门的药物、蛋白质和分子运送到人体的特定细胞。最近《科学进展》杂志概述了高度精确的测量结果。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323025.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323025.htm

科学家们开发出能阻止肿瘤生长的新型癌症疗法

科学家们开发出能阻止肿瘤生长的新型癌症疗法一种新疗法利用经过修饰的微核糖核酸链靶向癌细胞，这种核糖核酸链可自然阻断细胞分裂。图片来源：第二湾工作室/普渡大学癌症几乎可以发生在人体的任何部位。它的特点是细胞不受控制地分裂，而且可能无视死亡或停止分裂的信号，甚至躲避免疫系统。这种疗法在小鼠模型中进行了测试，它结合了一种靶向癌细胞的递送系统和一种经过特殊修饰的microRNA-34a分子，这种分子的作用"就像汽车的刹车一样"，可以减缓或停止细胞分裂，领衔作者、普渡大学威廉和帕蒂-米勒生物科学副教授AndreaKasinski说。除了减缓或逆转肿瘤生长外，靶向microRNA-34a还能在至少120小时内强力抑制至少三种基因的活性--MET、CD44和AXL--已知这三种基因会驱动癌症和对其他癌症疗法产生抗药性。研究结果表明，这种正在申请专利的疗法是15年多来针对微小核糖核酸（microRNA）消灭癌症工作的最新迭代，它可以单独使用，也可以与现有药物联合使用，对已经产生耐药性的癌症有效。当我们获得这些数据时，我欣喜若狂。普渡大学癌症研究所成员卡辛斯基说："我相信，这种方法比目前的治疗标准更好，有些病人将从中受益。"MicroRNA-34a是一种短的双股核糖核酸--一串核糖核酸像拉链的齿一样沿着糖磷酸链的长度连接在一起。microRNA的两条链不均匀地拉在一起，其中一条链引导蛋白质复合物到达细胞内的工作点，而另一条链则被破坏。在健康细胞中，microRNA-34a的含量很高，但在许多癌细胞中，它的含量却急剧下降。在癌细胞中重新引入microRNA-34a的想法看似简单，但研究团队在设计有效疗法时却要克服许多挑战。天然存在的RNA会迅速分解，因此为了提高疗法的持久性，研究小组沿链长添加了几个小原子团，从而稳定了microRNA-34a。研究小组以美国食品和药物管理局批准的化学结构为模型进行了修改，生物技术公司Alnylam的研究人员在类似的短干扰RNA上使用了这种化学结构。在小鼠模型上进行的实验表明，经过修饰的microRNA-34a在导入后至少能维持120小时。另外，经过完全修饰的microRNA-34a不会被免疫系统发现，而免疫系统通常会攻击进入体内的双链RNA。为了确保经过修饰的microRNA-34a能够进入癌细胞，研究小组将双链连接到了一个叶酸维生素分子上。人体内所有细胞的表面都有与叶酸结合的受体，能将维生素吸入细胞，但乳腺癌、肺癌、卵巢癌和宫颈癌等许多癌症细胞的细胞表面的叶酸受体远远多于健康细胞。微小的microRNA-34a和叶酸化合物能穿透肿瘤的致密组织，与细胞表面的叶酸受体结合。然后，它被吸入一个叫做囊泡的细胞膜小袋中。进入细胞后，部分microRNA-34a能够逃出囊泡，减缓细胞分裂。这种疗法的靶向特异性减少了必须施用的化合物量，从而降低了潜在的毒性、副作用和成本。研究小组还可以针对前列腺癌细胞制备另一种针对不同细胞表面受体的药物，因为前列腺癌细胞不会产生过多的叶酸受体。卡辛斯基和她的团队对最新迭代产品的价值充满信心，并将为临床试验做好准备。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382523.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382523.htm

日本科学家开发出新型完全固态可充电空气电池

日本科学家开发出新型完全固态可充电空气电池此外，在可充电空气电池中使用氧化还原活性有机分子克服了与金属有关的问题，包括形成被称为"树枝状"的结构，这种结构会影响电池性能，并对环境造成负面影响。研究人员利用基于二羟基苯醌的有机负极和Nafion聚合物电解质开发出一种全固态可充电空气电池。图片来源：早稻田大学KenjiMiyatake然而，这些电池使用的液态电解质与金属基电池一样，会带来高电阻、浸出效应和易燃性等重大安全隐患。现在，在最近发表于《AngewandteChemieInternationalEdition》的一项新研究中，一组日本研究人员开发出了一种全固态可充电空气电池（SSAB），并对其容量和耐用性进行了研究。这项研究由早稻田大学和山梨大学的宫武健治（KenjiMiyatake）教授领导，早稻田大学的小柳津研一（KenichiOyaizu）教授为共同作者。研究人员选择了一种名为2,5-二羟基-1,4-苯醌（DHBQ）的化学物质及其聚合物聚（2,5-二羟基-1,4-苯醌-3,6-亚甲基）（PDBM）作为负极的活性材料，因为它们在酸性条件下可进行稳定和可逆的氧化还原反应。此外，他们还利用一种名为Nafion的质子传导聚合物作为固态电解质，从而取代了传统的液态电解质。"据我所知，目前还没有开发出基于有机电极和固体聚合物电解质的空气电池，"Miyatake说。在SSAB就位后，研究人员对其充放电性能、速率特性和循环性进行了实验评估。他们发现，与使用金属负极和有机液态电解质的典型空气电池不同，SSAB在有水和氧气存在的情况下不会变质。此外，用聚合物PDBM取代氧化还原活性分子DHBQ可以形成更好的负极。在1mAcm-2的恒定电流密度下，SSAB-DHBQ的每克放电容量为29.7mAh，而SSAB-PDBM的相应值为176.1mAh。这种电池采用基于二羟基苯醌的聚合物负极和基于Nafion的固体电解质，具有很高的库仑效率和放电容量。研究人员还发现，SSAB-PDBM的库仑效率在4C时为84%，在101C时逐渐下降到66%。虽然SSAB-PDBM的放电容量在30个循环后降低到44%，但通过增加负极中质子传导聚合物的含量，研究人员可以将其显著提高到78%。电子显微镜图像证实，添加Nafion提高了基于PDBM的电极的性能和耐用性。这项研究展示了由氧化还原活性有机分子作为负极、质子传导聚合物作为固态电解质以及氧还原扩散型正极组成的SSAB的成功运行。研究人员希望，这将为进一步的进步铺平道路。这项技术可以延长智能手机等小型电子设备的电池寿命，最终为实现无碳社会做出贡献。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375365.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375365.htm

科学家开发出活性提高7.9倍的催化剂用于制氢

科学家开发出活性提高7.9倍的催化剂用于制氢要使氢能更容易被车辆使用，并被公认为一种可靠的替代能源，就必须降低氢气的生产成本，确保其经济可行性。这一目标的核心是优化电解-氢进化过程的效率，该过程从水中制取氢气。最近，由浦项科技大学（POSTECH）化学系的InSuLee教授、SoumenDutta研究教授和ByeongSuGu组成的研究小组通过开发铂纳米催化剂，显著提高了氢这种绿色能源的生产效率。用于氢气进化的三金属杂化纳米催化剂的机理图解。资料来源：POSTECH他们通过逐步沉积两种不同金属的方式完成了这一创举。他们的研究成果发表在《AngewandteChemie》上，这是一份备受推崇的专注于化学领域的期刊。在催化剂表面的特定位置选择性地沉积不同的材料（其尺寸在纳米范围内）带来了巨大的挑战。意外沉积可能会阻塞催化剂的活性位点或干扰彼此的功能。这种困境阻碍了在单一材料上同时沉积镍和钯。镍负责激活水的分裂，而钯则促进氢离子向氢分子的转化。三金属杂化催化剂的合成和氢演化示意图。资料来源：POSTECH研究小组开发了一种新型纳米反应器，可精细控制沉积在二维平面纳米晶体上的金属位置。此外，他们还设计了一种纳米级精细沉积工艺，使不同的材料能够覆盖二维铂纳米晶体的不同面。这种新方法开发出了一种"铂-镍-钯"三金属混合催化剂材料，通过连续沉积，钯和镍纳米薄膜分别选择性地覆盖了二维铂纳米晶体的平面和边缘。混合催化剂具有独特的镍/铂和钯/铂界面，分别用于促进水分离和氢分子生成过程。因此，这两个不同过程的协同作用大大提高了电解-氢演化的效率。研究结果表明，与传统的铂碳催化剂相比，三金属混合纳米催化剂的催化活性提高了7.9倍。此外，这种新型催化剂还具有显著的稳定性，即使在反应时间长达50小时后仍能保持较高的催化活性。这就解决了异质界面之间的功能干扰或碰撞问题。领导这项研究的InSuLee教授乐观地表示："我们成功地开发出了在混合材料上形成的和谐异质界面，克服了工艺上的挑战。我希望研究成果能广泛应用于氢反应催化材料的开发。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390121.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390121.htm