中山大学毛宗万教授和夏炜教授对靶向生物分子和动态生物过程的有机金属抗肿瘤药物相关研究进行了综述。本文要点：1）顺铂及其衍生物的临床成功应用使得研究者相信金属配合物在癌症治疗领域中可以发挥更重要的作用。然而，靶向性和耐药性仍然是金属药物的疗效和临床转化所急需解决的两个主要问题。近年来，作为金属配合物的重要组成部分的有机金属发展迅猛。与铂类药物相比，靶向动态生物过程的新兴有机金属抗肿瘤药物能够为克服传统问题提供有效的解决策略。 2）作者从抗肿瘤有机金属化合物的作用机制出发，综述了近年来抗肿瘤有机金属化合物的研究进展。首先，作者系统地介绍了作为有机金属抗肿瘤靶标的肿瘤过表达蛋白和核酸；随后，作者对通过扰动肿瘤细胞内能量/氧化还原/金属/免疫的稳态而发挥其抗肿瘤活性的有机金属药物进行了讨论；最后，作者综述了有机金属诱导的9种细胞死亡途径以及它们的形态学和生化特征，包括凋亡、副凋亡、自噬、细胞胀亡、坏死、程序性坏死、坏死、铁死亡、焦亡和免疫原性细胞死亡(ICD)等，并从化学、生物学和医学的角度对有机金属抗肿瘤药物的合理设计和开发进行了介绍。Kun Peng. et al. Organometallic anti-tumor agents: targeting from biomolecules to dynamic bioprocesses. Chemical Society Reviews. 2023DOI: 10.1039/d2cs00757fhttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00757f
2. JACS: 通过自旋态调制减少Co/O带重叠实现4.6V LiCoO2的稳定高性能
高压LiCoO2（LCO）由于其高比容量而受到人们的极大关注，但它存在氧释放、结构退化和容量快速下降的问题。而这些问题源于其高电压下触发的氧阴离子氧化还原（OAR）具有较差热力学和动力学。近日，中国科学院Liu Xiangfeng通过原子工程高自旋LCO证明了只有Co氧化还原的调谐氧化还原机制。 本文要点：1) 作者发现，高自旋Co减少了Co/O带的重叠，消除了O3→ H1–3的不利相变，延缓了O 2p带超过费米能级，并导致高电压下O→ Co的过量电荷转移。该功能本质上促进Co氧化还原并抑制O氧化还原，从根本上解决了O2释放和耦合有害Co还原的问题。 2) 此外，由于慢OAR的抑制和快Co氧化还原的激发，Co/O氧化还原中心的不同动力学引起的化学机械异质性和慢O氧化还原动力学限制的较差速率性能同时得到改善。调制LCO具有216 mAh g–1（1C）和195 mAh g-1（5C）的超高速率容量，以及90.4%（100次循环时）和86.9%（500次循环）的高容量保持率。 Jicheng Zhang, et al. Reducing Co/O Band Overlap through Spin State Modulation for Stabilized High Capability of 4.6 V LiCoO2. JACS 2023DOI: 10.1021/jacs.3c01128https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01128
3. PNAS: 通过操纵Li-CO2化学中溶剂的溶剂化壳层和给体数来调节还原反应途径
将二氧化碳转化为有价值的化学品是当今社会的必然趋势。而通过Li-CO2化学将CO2固定为碳或碳酸盐是一种有效的方法，并且在过去的催化剂设计中已经取得了巨大进展。即便如此，阴离子/溶剂在阴极上形成坚固的固体电解质界面（SEI）层和溶剂化结构中的关键作用从未被研究过。近日，中南大学Liu Zhang、阿德莱德大学郭再萍通过操纵Li-CO2化学中溶剂的溶剂化壳层和给体数来调节还原反应途径。 本文要点：1)作者通过在具有不同给体数（DN）的两种常见溶剂中引入了双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）发现，在高DN的二甲基亚砜（DMSO）基电解质中，电池在电解质中具有低比例的溶剂分离离子对和接触离子对，这是其离子扩散快、离子电导率高和极化小的原因。 2) 与所有基于四乙二醇二甲醚（TEGDME）的电池（约1.7V）相比，3M DMSO电池具有1.3V的最低极化。此外，在浓缩的二甲基亚砜基电解质中，TFSI−阴离子中的O与中心溶剂化Li+离子的配位位于2Å左右，表明TFSI−负离子可以进入主溶剂化鞘，形成富含LiF的SEI层。 Wenchao Zhang, et al. Regulating the reduction reaction pathways via manipulating the solvation shell and donor number of the solvent in Li-CO2 chemistry. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2219692120https://doi.org/10.1073/pnas.2219692120
4. PNAS: 废LiCoO2向新LiNi0.80Co0.15Al0.05O2电池的机械化学循环
在废锂离子电池（LIBs）的传统湿法冶金回收中使用强酸会导致大量的二次废物和二氧化碳排放。近日，清华大学Li Jinhui利用废锂离子电池中的废金属集电器来促进其原子经济性，并减少废Li1-xCoO2（LCO）向新LiNi0.80Co0.15Al0.05O2（NCA）阴极转化过程中的化学品消耗。 本文要点：1) 机械化学活化利用过渡金属氧化物的适度价态还原（Co3+→Co2+、3+）和集电碎片的有效氧化（Al0→Al3+、Cu0→Cu1+，2+），并且由于其球磨储存的内能，使得仅用弱乙酸就能将在≤4mm破碎产物中的Li、Co、Al和Cu浸出率达到100%。而使用较大的Al碎片（≥4 mm）代替腐蚀性沉淀试剂来控制渗滤液中的氧化/还原电位（ORP），并诱导杂质离子（Cu、Fe）的靶向去除。 2) 在将NCA前体溶液循环生成NCA阴极粉末后，作者发现再生NCA阴极具有优异电化学性能和改善的环境影响。作者通过生命周期评估发现，这条绿色策略的利润率达到18%，同时减少45%的温室气体排放。 Jiadong Yu, et al. Mechanochemical upcycling of spent LiCoO2 to new LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 battery: An atom economy strategy. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2217698120https://doi.org/10.1073/pnas.2217698120
5. PNAS: 富乙炔键石墨炔吸附剂在水溶液中超高效捕获铅离子
开发一种具有高吸附能力的材料可以有效解决铅污染对环境和人类健康造成的严重问题。近日，中国农业科学院Mao Xuefei、武汉工程大学Li Junbo、华中师范大学Guo Yanbing制备了氢取代石墨二炔（HsGDY），并将其用于去除污水和含铅溶液中的铅离子。 本文要点：1) 作者所制备的HsGDY对铅的吸附能力最高，并且最大吸附能力为2390mg/g，比石墨炔（GDY）的吸附能力高约五倍。HsGDY独特的六方孔和堆叠模式使其在单个单位空间内通过其内侧吸附模式可以吸附更多的铅。此外，Pb 6s和H 1s杂化促进了吸附在HsGDY乙炔键上铅原子的键合，有助于提高其吸附能力。HsGDY可以很容易地通过酸处理再生，并且在六次吸附再生循环后表现出优异的再生能力和可靠性。 2) Langmuir等温线模型、拟二阶理论和密度泛函理论（DFT）表明，铅在HsGDY中的吸附过程是单层化学吸附。此外，基于HsGDY的便携式过滤器可以处理1000μg/L的含铅水溶液，最高可达1000mL，这几乎是商业活性炭颗粒的6.67倍。HsGDY具有良好的生物相容性和对100μg/L含铅水溶液的良好去除效率，是GDY的1.7倍。 Shuanglei Xie, et al. Ultra-high-efficiency capture of lead ions over acetylenic bond-rich graphdiyne adsorbent in aqueous solution. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2221002120https://doi.org/10.1073/pnas.2221002120
6. EES: 效率超过20%的稳定倒置CsPbI3钙钛矿太阳能电池的表面N型能带弯曲
倒置CsPbI3钙钛矿太阳能电池具有串联和室内光伏的优点。与规则结构（n-i-p）相比，由于p型钙钛矿和n型电子传输层（ETL）接触处的严重能量损失，导致实现高效倒置器件仍然极具挑战性。近日，中国科学院胡劲松、北京理工大学Jiang Yan开发了一种表面n型带弯曲策略来减轻这种能量损失。 本文要点：1) 作者发现盐酸丙胺可以在CsPbI3表面诱导p到n型转变，以加速电子的分离和提取，同时钝化表面缺陷。因此，倒置CsPbI3器件的功率转换效率（PCE）在1太阳等效照明下达到了20.17%（平均19.67%）。 2) 此外，在室内LED灯（1000勒克斯，307μw cm-2）下达到了38.93%。该倒置器件在开路条件下光浸泡792小时后仍保持约97%的PCE，而对照组则在552小时内降至约11%。 Shuo Wang, et al. Surface N-type Band Bending for Stable Inverted CsPbI3 Perovskite Solar Cells with over 20% Efficiency. EES 2023DOI: 10.1039/D3EE00423Fhttps://doi.org/10.1039/D3EE00423F
7. Angew综述：COF用于光催化能量转化
由于目前的能源危机和严重的环境问题导致人们需要发展可再生能源，符合可持续发展要求的能源转化存储技术。光催化是一种绿色的能源转化技术，能够将环境友好并且方便得到的太阳能转化为含能量很高的化学品。COF作为多孔材料，具有将太阳能转化为化学能的前景，因为COF材料具有可设计的结构、高晶化度、多孔等特点。有鉴于此，新加坡南洋理工大学赵彦利等综述报道目前COF光催化剂的合成，以及COF材料在光催化分解水、CO2还原、制备H2O2等方面的应用。 本文要点：1）讨论COF材料的设计原理、链接配体和构筑单元如何进行衍生化；COF在光催化分解水制备H2和O2的应用：讨论贵金属体系的COF材料种类：腙和吖嗪、亚胺、β-酮亚胺、C=C、共价三嗪骨架等结构。讨论非贵金属体系的COF材料，含有COF的复合材料。 讨论COF材料的光催化CO2还原：非金属COF材料、金属-卟啉-COF材料催化剂、单金属配位修饰COF、含有COF的复合材料。讨论COF材料的光催化H2O2应用。 2）总结展望COF材料在设计光催化剂领域的发展前景，有助于进一步发展COF光催化剂。Ting He, Yanli Zhao, Covalent Organic Frameworks for Energy Conversion in Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202303086https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202303086
8. AEM：原位拓扑间相促进稳定的固态锂金属电池
阻抗和机械强度之间不可调和的矛盾导致的不相容界面已成为固态锂金属电池（SSLMBs）实际应用的主要障碍之一。通过合理的拓扑设计采用解耦策略，武汉理工大学麦立强教授，Lin Xu使用合成的固体聚合物电解质原位构建了拓扑聚合物增强界面层。 本文要点：1）构建的拓扑固体电解质界面(SEI)层协调了增强的机械化学稳定性和Li+的快速扩散动力学，从而在循环过程中保持了SEI层的完整性和稳定性。 2）此外，凭借拓扑界面层的形成，可以实现超过3000小时的高度稳定和可逆的Li成核/剥离行为以及超过500次循环的实用LiFePO4/Li金属电池的优异循环性能。 这种构建拓扑界面层以解耦机械强度和Li+传输活化能的设计策略为实现实用的SSLMBs提供了可行的范例。 Hantao Xu, et al, In Situ Topological Interphases Boosting Stable Solid-State Lithium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202204411https://doi.org/10.1002/aenm.202204411
9. Nano Lett.：揭示基于局部激子的锰掺杂铯锌卤化物纳米晶体的光致发光现象
无铅金属卤化物纳米晶体（NCs）由于其基于局部激子（LEs）的独特光电特性而引起了越来越多的关注。然而，由于NCs的各种内在和外在因素的耦合，对基于LEs的光致发光（PL）的重要影响因素仍然没有得到很好的理解。鉴于此，中国科学院大连化学物理研究所杨斌、山东大学Peigeng Han等通过对相位、尺寸、形态和化学成分的设计，实现了将锰掺杂的铯锌卤化物NCs的内在和外在因素解耦。本文要点：1）内在的金属卤化物配位场和外在的晶体缺陷都对LEs的重组和能量转移过程有重大影响，因此决定了PL效率。 2）与基于自由激子（FEs）的PL不同，相位和晶体形态对基于LEs的PL并不发挥主要作用。这项工作为研究金属卤化物NCs的LE动态提供了一个新的视角。 Jie Hou, et al. Unveiling the Localized Exciton-Based Photoluminescence of Manganese Doped Cesium Zinc Halide Nanocrystals. Nano Letters Article ASAPDOI: 10.1021/acs.nanolett.2c05101https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c05101
10. Nano Lett.：具有亚纳米级轴向分辨率的脂质膜区域选择性尖端增强拉曼光谱研究
在纳米尺度上对细胞膜进行无创和无标签的分析对于理解重要的细胞过程至关重要。然而，由于缺乏必要的灵敏度和/或空间分辨率，传统的分析工具通常无法应对这一挑战。鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院Renato Zenobi、Naresh Kumar等证明了尖端增强拉曼光谱（TERS）是一个强大的纳米分析工具，可以在垂直方向上以亚分子分辨率分析二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）双层和人类细胞膜。本文要点：1）与远场拉曼测量不同，DPPC双分子层的TERS光谱再现了一个独特形状的C-H带。这些独特的光谱特征在人类胰腺癌细胞的TERS光谱中也可重复观察到。 2）光谱解构和DFT模拟证实，TERS信号主要来自于脂质的胆碱头组中CH3基团的振动。本研究中获得的可重复的TERS结果明确地证明了TERS在环境条件下对脂质膜进行纳米分析的超高灵敏度。 Dušan Mrđenović, et al. Regioselective Tip-Enhanced Raman Spectroscopy of Lipid Membranes with Sub-Nanometer Axial Resolution. Nano Letters Article ASAPDOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00689https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00689