将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合, 构建了一种新型传感器, 实现了高通量、 实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物. 研制的ZIF-8-Nafion/ITO 基微流控电化学传感器对Cd2+， Pb2+及Hg2+离子在0.1~100 μmol/L的浓度范围内具有良好的线性关系, 检出限分别为 0.055， 0.0025及0.0016 μmol/L（S/N=3）. 该微流控芯片对于样品的需求量少, 可降低对能源的消耗; 同时由聚二甲基硅氧烷拓印的微流控器件还有望实现柔性电极的功能, 对便携式电化学柔性器件在生物和环境样品的集成化和自动化检测具有重要意义.
环磷酸鸟苷酸合成酶[Cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate(GMP-AMP) synthase, cGAS蛋白]-干扰素刺激因子(Stimulator of interferon genes, STING蛋白)(cGAS-STING)信号通路是识别细胞质中异常DNA、 激活先天免疫应答系统的重要通路. cGAS蛋白在识别细胞质内异常DNA后, 可催化三磷酸腺苷(ATP)和三磷酸鸟苷(GTP)合成环状鸟苷酸二磷酸腺苷(Cyclic GMP-AMP, cGAMP). cGAMP作为第二信使激活STING蛋白, 促进I型干扰素的释放, 从而引起一系列免疫反应. cGAS-STING通路可以调控肿瘤的转移和增长, 参与抗肿瘤的先天免疫反应, 探究cGAS-STING通路的作用机制在肿瘤免疫治疗中具有重要意义. 本综合评述介绍了cGAS-STING通路的作用机制, 概述了目前在抗肿瘤免疫治疗中激活cGAS-STING通路的各类策略.
金属-有机框架（Metal-organic framework, MOF）材料因其出色的比表面积、 众多的活性位点、 可调的孔径范围和灵活的框架结构, 在气体分离、 储能和催化等领域发挥着重要的作用. 近年来, 采用高表面积、 永久孔隙以及包含固有的氧化还原活性位点的MOF材料作为超级电容器的电极材料引起了研究者们的关注. 本文主要从MOF在超级电容器领域的研究出发, 着重介绍了其性能和结构对超级电容器电化学性能的影响, 阐述了关于MOF性能调控和结构设计的研究进展. 首先, MOF的电导率是影响超级电容器能量密度和功率密度的一大关键性能, 而其材料的特殊结构又直接影响了导电率. 其次, MOF丰富的活性位点和可调的孔径尺寸等特点都为其导电性能的提升创造了条件. 此外, MOF的结构稳定性与超级电容器的循环性能密切相关, 稳定结构的构建是增强超级电容器循环性能的重要前提. 最后, 对MOF未来在超级电容器领域中的研究进行了展望, 结构的调控仍然是这一领域的重要研究方向.
动脉粥样硬化是一种多因素驱动的慢性复杂性疾病, 主要特征为动脉内壁的脂质积累、 炎症反应以及最终的纤维斑块形成. 斑块的形成始于异常累积的脂质被动脉壁内的巨噬细胞吞噬, 形成所谓的泡沫细胞. 尽管泡沫细胞的形成在血管病理性重塑进程中扮演着核心角色, 但目前对巨噬细胞泡沫化进程中脂质代谢紊乱的深入研究还相对欠缺. 本文构建并优化了脂质组学分析流程, 并将该流程用于巨噬细胞泡沫化进程中的代谢重编程分析, 共鉴定到16个脂质亚类的645个脂质分子. 使用主成分分析、 时间序列模式分析和火山图分析, 揭示了不同时期的泡沫细胞脂质水平存在显著差异. 随着氧化低密度脂蛋白孵育时间延长, 泡沫细胞脂质代谢失调程度增加, 脂质亚类中甘油三酯、 溶血磷脂、 醚磷脂水平上调, 而磷脂酰丝氨酸水平下调. 甘油三酯的显著累积增强了巨噬细胞的炎症反应, 通过进一步吞噬氧化低密度脂蛋白促进了泡沫细胞的形成; 同时, 磷脂酰丝氨酸和溶血磷脂酰胆碱在泡沫细胞晚期合成显著增加, 表明泡沫化进程与细胞凋亡正相关, 这些脂质分子可能作为信号分子趋化巨噬细胞对凋亡细胞的清除. 本文不仅揭示了巨噬细胞在泡沫化进程中炎症反应的显著上调, 还阐明了脂质代谢紊乱与细胞凋亡信号传递之间的紧密联系.
氨是化肥生产和化学工业的重要原料, 也是良好的无碳储能燃料. 相比于工业应用上能耗大、 转化率低的哈勃博施(Haber-Bosch)法, 电催化合成氨的方法能够在温和条件下绿色高效地合成氨. 本文综合评述了以氮气、 硝酸根和一氧化氮作为不同氮源时电催化合成氨的反应机理, 并结合不同氮源的特点分析了各自的研究进展与优势, 分别讨论了氮气难以溶解在水中被吸附和活化、 硝酸盐还原元素价态跨度大难以控制中间体和反应路径及一氧化氮体系复杂、 水溶液中析氢副反应难以控制等问题, 总结了运用不同策略开发高活性、 高稳定性催化剂以提高反应效率和选择性、 优化反应装置以减小传质影响、 选用不同电解质体系改善反应过程等解决思路. 最后, 对不同氮源电催化合成氨的未来发展趋势和应用前景进行了展望.
通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用. ZnIn2S4(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置, 在光催化产氢领域受到了广泛关注, 但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题. 为此, 首先通过理论计算预测了ZnIn2S4/CoWO4(ZIS/CWO) S型异质结的能带结构及电子转移路径, 并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换. 随后, 采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面, 获得了绣球花状ZIS/CWO S型异质结光催化剂. 由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场, 致使ZIS/CWO S型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离, 进而提高了光催化产氢效率. 同时, 实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径, 揭示了光催化反应机理.
偶氮苯和氧化偶氮苯类化合物在颜料、 光学材料、 荧光探针和光电器件等领域具有广泛的应用前景. 目前, 已发展了不同的催化剂和氧化剂用于苯胺氧化偶联制备偶氮苯及氧化偶氮苯类化合物, 其中开发绿色环保的氧化体系一直是该研究领域的热点和难点问题. 本文综合评述了分别以双氧水和氧气作为氧化剂时, 催化苯胺选择性氧化制备偶氮苯及氧化偶氮苯类化合物的研究进展, 同时探讨了苯胺氧化的机理, 主要包括亚硝基苯中间体机理与自由基偶联机理. 最后, 总结了催化剂合成和催化机制方面存在的潜在问题和挑战, 并对未来的研究方向进行了展望, 从而为相关领域的发展提供借鉴.
金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的大量排放对环境和人体健康造成了严重威胁, 对它们的高效检测具有重要的研究意义和挑战性, 金属-有机骨架(MOFs)是一类新型的荧光传感检测材料. 本文采用溶剂热法合成了一例具有fcu拓扑结构的Eu-MOF材料, [(CH3)2NH2]2[Eu6(μ3-OH)8(EDDC)6]·8DMA·3MeOH·6H2O[JLU-MOF128， H2EDDC=(E)-4,4′-(乙烯-1,2-取代基)二苯甲酸], 并通过单晶X射线衍射、 粉末X射线衍射、 X射线光电子能谱、 红外光谱、 元素分析和热重分析对其结构及组成进行了表征. 结果表明, 由于荧光配体H2EDDC的引入, JLU-MOF128表现出显著的荧光性能, 在DMF溶液中对Fe3+、 2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)具有较好的检测效果, Ksv值分别为2.09×104, 8.49×104和5.75×104 L/mol, 检测限分别为5.99, 1.51和1.93 μmol/L. 在金属阳离子和硝基芳香族爆炸物的检测方面, JLU-MOF128是一种理想的多感应荧光传感材料.
铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有灵活的晶体结构、 带隙可调性、 缺陷容忍性和高荧光量子产率等优异性能而备受关注. 但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性一直是阻碍其商业应用急需解决的问题. 因此, 需要探索更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料. 近年来, 通过替换铅离子发展起来的非铅双钙钛矿结构成功实现了低毒性和高稳定性, 但由于其是间接带隙或因为宇称禁阻的直接带隙而造成光致发光效率极低. 为了解决此问题, 研究人员开发了离子掺杂策略, 实现了光致发光效率的提升. 本文综合评述了非铅双钙钛矿材料的晶体结构和发光性能, 归纳了主族金属、 稀土金属和过渡金属掺杂对非铅双钙钛矿发光性能的影响及其发光机制. 最后, 对离子掺杂策略的应用和进一步提升非铅双钙钛矿发光材料的性能进行了总结和展望.
液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术. 本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型， 在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好. 该模型是基于甲烷在气液界面发生的催化热解、 气泡内部发生的非催化热解过程和气泡上升过程中的流动行为， 耦合了催化和非催化反应动力学和流体力学所建立的. 使用气体体积流速、 压力、 气体成分、 温度和液态金属性质（密度、 黏度和表面张力）预测气泡尺寸和熔体中的气含率. 该模型较好地预测了液态铜铋合金（Cu0.45Bi0.55）催化甲烷热解实验中不同温度、 不同甲烷进气流量和液态金属高度下的甲烷转化率， 得到了催化甲烷热解过程中的气含率、 表观气体速率和压力沿液态金属高度的分布. 实验数据与模型预测结果的高度吻合证明了模型的可靠性， 该模型未来将有助于反应器优化和氢产率提高.
单细胞分析能够更加精准地获取生物学信息, 避免因平均化分析而丢失单细胞异质性特征, 这对于研究阐明细胞代谢和信号通路至关重要. 基于纳米电极的电化学分析技术因其高选择性、 高灵敏度和高时空分辨率的优点而被广泛用于单细胞分析. 本文综合评述了利用纳米电极对单细胞内部生物分子进行定量分析的最新研究进展, 介绍了其在生物学研究中的应用, 并对该领域面临的问题和未来发展进行了总结与展望.
外泌体是多泡体与细胞质膜融合时释放的细胞外囊泡， 含有蛋白质、 脂质和核酸等. 它以细胞外囊泡的形式运送货物， 参与多种癌症过程（如侵袭和转移）， 被认为是液体活检的新兴靶标， 其在细胞通讯、 信号传导和免疫应答中发挥着重要的作用. 质谱法已成为蛋白质组学研究领域不可或缺的一部分， 外泌体的蛋白质组学分析是发现潜在癌症生物标志物的一种很有前途的方法. 高分辨率分离、 高效质谱分析和全蛋白质组数据库的最新进展都有助于患者样本中外泌体的成功分析. 本文综合评述了外泌体的分离方法、 蛋白质组学分析技术以及基于外泌体的蛋白质组学分析在临床疾病诊断的应用研究. 最后， 对外泌体分离和蛋白质组学面临的挑战及在临床应用中的前景进行了展望.
为开发出新型杀菌剂候选分子, 通过柔性改造吡唑甲酰胺杀菌剂结构中的二元酰胺键得到了一系列 潜在靶向真菌琥珀酸脱氢酶(SDH)的新型吡唑乙酰胺分子. 借助菌丝生长速率法发现了其中具有广谱抑菌 特性的二苯醚联吡唑乙酰胺分子(6l), 其在药剂质量浓度为50 μg/mL时对水稻纹枯病菌、 小麦赤霉病菌和草 莓灰霉病菌的抑制效果均优于对照药剂噁霉灵. 化合物6l对水稻纹枯病菌的半最大效应浓度(EC50值)为 19.92 μg/mL, 抑菌活性明显优于对照药剂噁霉灵和氟吡菌酰胺(EC50分别为76.74和40.36 μg/mL). SDH酶活力测试结果表明, 真菌体内的SDH是化合物6l抑制水稻纹枯病菌生长的潜在作用靶标. 分子对接研究结果显示, 化合物6l分子结构中的二苯醚单元能以多种方式与靶标口袋的关键残基结合, 对分子发挥抑菌活性起到了关键作用. 研究结果表明, 二苯醚联吡唑乙酰胺分子对植物病原真菌具有较显著的抑制作用, 在其结构基础上进行深度的优化和改造有望得到可有效防控植物病原真菌的新型杀菌剂候选分子.
对一类环金属Ir(III) [(C^N)2Ir(A^A)]配合物[C^N=ptaz(1, 2, 4), mhtz(3), ptaz=3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三唑, mhtz=1,3-双甲基-5-苯基-1H-1,2,4-三唑; A^A=pzpy(1), npzpy(2, 3), bicb(4), pzpy=2-(1H-吡唑-1-基)吡啶, npzpy=4-二甲基氨基-2-(1H-吡唑-1-基)吡啶, bicb=3,3′-亚甲基双(1-甲基-1H-咪唑-2-亚基)]的结构、 光谱特征和磷光量子效率进行了理论研究. 计算方法探究表明, 基于B3LYP泛函优化的基态结构和单激发组态相互作用(CIS)方法得到的激发态结构计算的吸收和发射光谱更准确. 配合物1~4的最低吸收峰和发射峰分别位于408, 376, 382, 365 nm和503, 506, 468, 511 nm处, 其HOMOs主要由金属和C^N配体占据, 而配合物1~3的LUMOs由A^A配体的π反键轨道组成, 配合物4的LUMO存在于C^N配体上. 因此, 配合物4的最低吸收峰和发射峰具有与配合物1~3不同的金属到配体和配体内部(MLCT/ILCT)的混合跃迁性质, 非共轭N^N配体的引入显著消弱了其在 跃迁过程中的贡献程度. 配合物1~4的量子效率取决于非辐射跃迁速率常数knr, 这与它们重组能的贡献 [4569 cm‒1(3)>2583 cm‒1(1)>1232 cm‒1(2)>975 cm‒1(4)]相一致, 表明主配体的体积和辅助配体的共轭能力都能影响配合物的磷光量子效率.
外泌体作为疾病诊断、 监测和治疗的非侵入性生物标志物， 在体液中广泛存在. 作为细胞间信使， 外泌体携带有丰富的蛋白质、 核酸和代谢物， 目前大多数研究集中在蛋白质和RNA上. 最近， 外泌体代谢组学在疾病检测和疾病病理生理学研究中展示出临床价值和潜在优势， 但仍存在诸多挑战， 特别是外泌体分离和代谢物检测. 本文综合评述了外泌体分离和代谢物检测方面的技术进展和挑战， 并通过案例研究， 展示了不同类型体液的外泌体代谢物作为生物标志物在疾病早期诊断和治疗中的潜力.
单细胞蛋白质组学分析能揭示细胞个体之间蛋白质的精细差异， 在诸多重要领域具有重要的应用价值， 已成为目前的研究热点； 其难点在于单细胞内的蛋白质极其微量， 需要解决样品处理过程中的损失问题、 色谱质谱检测的灵敏度问题和低信号强度质谱数据的解析利用问题. 本文从单细胞分选、 样品处理、 色谱质谱采集和数据分析等方面， 综合评述了目前基于质谱的单细胞蛋白质组学分析方法的研究进展及其在生物医学领域的应用， 并展望了其未来的发展前景.
钙钛矿太阳能电池的快速发展使其成为新能源领域最具竞争力的光伏器件之一， 然而, 其在功率转换效率(PCE)和稳定性方面仍有很大的改进空间. 本文引入D-苯基甘氨酸甲酯盐酸盐(PGMECl)作为钙钛矿中的添加剂, PGMECl含有的苯环、 酯基、 —NH3+末端和Cl-离子等多个官能团共同作用, 可与未配位的Pb2+反应, 钝化钙钛矿中的缺陷, 使钙钛矿晶粒更加致密、 表面粗糙度下降、 电荷载流子的非辐射复合减少, 并通过调整能级排列, 使其更适合在倒置钙钛矿太阳能电池中传输电荷. 实验结果表明, PGMECl改性器件的冠军效率为21.04%, 远高于基础器件(17.79%). 迟滞的减少也说明离子迁移的减少. 含有PGMECl添加剂的器件在空气中[相对湿度(RH)为（40±5）%]黑暗条件下未封装老化1000 h后, 功率转换效率仍可保持初始效率的70%, 而基础器件在保存500 h后效率降至50%.
有机叠氮化合物是一类多功能化合物, 是合成一系列治疗药物、 生物活性化合物、 功能材料及高能化合物有用的前驱体, 被广泛应用于点击化学和Staudinger反应中. 在过去的几十年里, 研究人员开发了大量的合成策略来制备结构多样的有机叠氮化物, 但不是所有的反应都能高效地进行. 随着绿色化学的概念深入人心, 安全性低、 普适性低和效率低的传统叠氮化方法逐渐被淘汰, 发展新的高效叠氮化方法迫在眉睫. 本文综合评述了近年来制备脂肪族叠氮化合物及叠氮聚合物的高效合成方法, 从碳碳多重键和碳氢键的叠氮化策略方面简述了脂肪族叠氮化物的合成, 对叠氮聚合物的合成方法、 潜在的新型合成策略进行了概述, 并对未来叠氮化学的发展前景进行了展望.
硫属单质(硫、 硒、 碲)是自然界中一类十分重要的物质, 在光电材料、 电池及半导体等领域有着广泛的应用. 硫属单质均具有晶态和无定形态两种结构形态, 其中晶态硫属单质的分子结构已经得到了深入的研究, 但无定形硫属单质的分子结构研究还处于初级阶段. 为了更好地发掘无定形硫属单质的应用潜力, 对其结构与性质进行深入研究十分必要. 本文概述了无定形硫属单质分子结构研究方面的最新进展, 并展望了未来可能的研究方向. 这些工作将有助于更全面地了解无定形硫属单质的性质, 并推动其在不同领域中的应用.
通过缩合聚合反应制备了两种热稳定性高、 结晶性好和比表面积大的共价有机骨架(COF-1， COF-2)材料. 将它们作为锂离子电池(LIBs)负极材料时, 均表现出较高的可逆容量(经过150次循环后， COF-1和COF-2的充电比容量分别为484和327 mA·h/g)、 出色的倍率性能(2和10 A/g电流密度下, COF-1和COF-2的可逆容量分别为296, 180 mA·h/g和265, 166 mA·h/g)、 超大电流密度下的工作能力(5 A/g电流密度下循环2000次， COF-1和COF-2的充电比容量分别为572和332 mA·h/g)以及极端温度下的运行性能(50和‒15 ℃环境中循环40次后， COF-1和COF-2的充电比容量分别为2101， 218 mA·h/g和1760， 172 mA·h/g). 两种COF均具有随着充放电的持续进行, 电化学活性基团被激活的能力, COF-1和COF-2在不添加导电剂的情况下循环400次, 充电比容量分别从23和16 mA·h/g增长到45和31 mA·h/g; 通过对实验数据的分析, 证明了在大电流密度以及高温环境等能使离子扩散速率加快的条件下, 更有利于这种激活效应的发生. 通过对比两种COF材料, 发现含有三嗪环结构的COF-1的储锂性能及电化学反应动力学性质优于全部为苯环结构的COF-2, 表明芳香环中的 C=N可能是一种具有较高电化学活性的基团.
