春节特辑:2017年读者最爱文章Top 10

过去的一年里X-MOL刊登了很多有深度、有意思的文章,我们挑选其中读者阅读量最高、分享最多的十篇科研论文解读和新闻事件分析,做为春节特辑,祝各位读者新春愉快!1. Nature 指导你画结构式,果断收藏!学化学的人,尤其是有机化学、高分子化学等领域的,不管是平时准备报告PPT,还是发表文章时准备插图,能准确、简洁、美观地画出化合物的结构式是化学研究者的必备技能。越是高档的杂志对图片的美观程度要求就越高,那些高水平杂志上的结构式确实看着赏心悦目。Nature 杂志及其子刊作为全球学术期刊的龙头,最近专门为投稿人提供了一份绘制化学结构的指南,很有指导意义。大家一起学习一下,为发Nature 做准备!点击阅读详细2. 别震惊!价值上亿美元的化合物也就发了个3区文章图片来源:ACS Med. Chem. Lett.前不久,美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research,AACR)2017年会在美国华盛顿举行。会上Incyte公司公布了其小分子吲哚胺2,3-双加氧酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)抑制剂Epacadostat的临床试验结果,该IDO抑制剂与程序性死亡受体1(programmed death 1,PD-1)单抗联合用药治疗一些癌症,效果在某些方面优于单独使用PD-1单抗。顺便科普一下,PD-1单抗是目前肿瘤免疫治疗中最成功的药物之一。很明显,如果幸运女神眷顾Incyte公司,那么小分子药物Epacadostat将会应用于发展迅猛的肿瘤免疫治疗,“钱”途不可限量。但这个价值上亿美元的化合物也就发了个3区文章。(作者还在文末赋打油诗一首,可算是吐槽界的清流)点击阅读详细3. 2017年诺贝尔奖陆续揭晓2017年诺贝尔生理学或医学奖,发现控制“昼夜节律(circadian rhythm)”分子机制的三位美国科学家获奖,他们是缅因大学的Jeffrey C. Hall教授、布兰迪斯大学的Michael Rosbash教授和洛克菲勒大学的Michael W. Young教授。点击阅读详细诺贝尔物理学奖没有悬念,LIGO三位重量级科学家因“发现引力波”获奖,他们是Rainer Weiss教授、Barry C. Barish教授和Kip S. Thorne教授。点击阅读详细而诺贝尔化学奖的最终归属于在“冷冻电镜(cryo-electron microscopy)”领域做出卓越贡献的三位生物物理学家——瑞士洛桑大学的Jacques Dubochet教授、美国哥伦比亚大学的Joachim Frank教授、英国剑桥MRC分子生物学实验室Richard Henderson教授。不过,三位“生物物理学家”分享2017年诺贝尔“化学”奖,这让化学人有些唏嘘。点击阅读详细4. 《战狼II》冷锋的弩箭上到底抹的啥?《战狼II》海报。图片来自网络吴京执导和主演的电影《战狼II》票房已超50亿,横扫中国电影史上的一切记录。剧中男主角冷锋自制弩箭上涂的具有“见血封喉”效果的毒药,被射中的敌军就算是拔掉弩箭,几秒内还是会口吐白沫、身体抽搐、倒地不起,丧失战斗力。看过电影的都知道,冷锋在非洲小女孩帕莎的指引下,弩箭的箭头都蘸过一种不知名植物流出的白色浆汁。这到底是自然界确实存在的黑科技?还是同手撕鬼子一般的Bug呢?点击阅读详细5. 有且只有一个反应的JACS六圆环硅宾化合物的合成。图片来源:JACS(图中结构式,尬舞起来有成精的趋势 )《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)简称JACS,是公认的顶级化学期刊。从2012年(3099篇)之后,发文量逐渐递减,2016共发表学术论文2391篇。这意味着在JACS上发表论文的难度正逐年增大。下面笔者精选了近些年几篇主族化学的论文,它们都拥有两个共同点:(1)顺利以通讯的形式发表在JACS;(2)有且仅有一个化学反应。点击阅读详细6. 君子撤稿,十五年不晚Chris Orvig教授报道的工作中四氮杂大环配体的错误判定。图片来源:Inorg. Chem.撤稿(retraction)在学术界是一个高度敏感的词汇。在大多数人的心目中,一个人如果摊上撤稿这事儿,就会被钉在学术研究的耻辱柱上,成为其职业生涯的污点。最近,加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)的Chris Orvig教授主动撤回了该课题组2002年在美国化学会旗下Inorganic Chemistry 发表的一篇论文,却获得了高度评价,这是为什么呢?点击阅读详细7. 化学法毁尸灭迹?猪蹄遭遇氢氟酸。图片来源:《流言终结者》第十二季第十集韦小宝有的“化尸粉”只要占到血肉便会嘶嘶作响,冒出缕缕白烟,不消片刻,一具尸体便要化为血水。类似桥段在多部影视剧中也都有出现,比如美剧《绝命毒师》里“老白”和“小粉”就曾使用了氢氟酸溶解受害者尸体。不过,《流言终结者》已经用实验证明,这一剧情纯属虚构,氢氟酸连一块猪蹄都搞不定。尴尬的是,那一集里的嘉宾正是“小粉”的扮演者亚伦•保尔(Aaron Paul)以及《绝命毒师》的制作人,当面啪啪啪打脸……那么,严肃点,怎么溶解一具尸体?点击阅读详细8. 鲍哲南、崔屹再联手,钠离子电池性能获突破鲍哲南教授(左)、崔屹教授(中)及论文的第一作者Min Ah Lee博士(右)相比锂元素,钠元素在地球上储备丰富、容易获取又环境友好,因而钠离子电池一直被认为是比较理想的锂离子电池替代方案之一。不过,由于缺少合适的正极和负极材料,钠离子电池的倍率性能和循环稳定性远远达不到商用的要求。玫棕酸二钠(disodium rhodizonate,Na2C6O6)的理论比容量高达501 mAh g-1,被公认为是钠离子电池最有前途的正极材料之一。但是,与理论值相比,这种材料的可逆容量却低很多,科学家也不太清楚为什么会产生如此差异。近日,同时入选2017年“高被引科学家”的两位化学家(点击阅读相关)、美国斯坦福大学的鲍哲南教授和崔屹教授再度联手,在Nature Energy 杂志上发表文章,研究了玫棕酸二钠材料充放电过程中的相变机理,找到了之前循环性能差、实际容量达不到理论容量的原因,并实现了484 mAh g-1的可逆循环容量和726 Wh kg-1cathode的能量密度,能量效率高达87%。点击阅读详细9. 水蒸发,能发电?Nature子刊报道中国科学家的突破串联装置为液晶显示屏供电。图片来源:Nat. Nanotech.水蒸发是生活中再常见不过的自然现象,水从周围环境中吸收热能,并从液态转化为气态,小学生们都能把这里的原理讲清楚。科学家们关注的更多,比如水蒸发这一现象背后的能量转移过程,以及如何利用这种能量转移。日前,中国科学家在这一领域做出了新的突破。华中科技大学周军教授和南京航天航空大学郭万林教授领导的研究团队发现,在纳米结构的碳材料表面进行水蒸发,能够产生电压。他们借助于廉价的碳黑片层材料,利用水蒸发可以在常温条件下产生近1 V的可持续电压。研究人员通过搭建简单的串联装置,能够轻松地将输出电压提高到4.8 V,并成功地为液晶显示屏供能。相关研究成果发表于Nature Nanotechnology 杂志上。点击阅读详细10. 余金权团队Science:异丙基去对称化,构建α-手性中心Scheme 1. 通过C-H键活化构建手性中心。A. 酶催化途径;B.金属催化途径;C. 手性区分的挑战。图片来源:Science美国斯克里普斯研究所的余金权(Jin-Quan Yu)教授团队在Science 上报道了使用手性单保护的胺甲基噁唑啉化合物作配体,在Pd催化条件下实现了酰胺导向的异丁酸衍生物中异丙基的去对称化,通过不对称β-C(sp3)-H官能团化反应构建α-手性中心,芳基化、烯基化、炔基化都能以较高的产率和对映选择性实现。作者还对芳基化的产物进行了余下甲基C-H键的多种官能化反应,并取得了很好的结果。点击阅读详细

来源: X-MOL 2018-02-15

年终巨制:过年回家应对亲戚们“尬聊”的分专业指导

高高兴兴过春节,欢欢喜喜话团圆。春节对于我们中国人来说意味着团圆,每年春节假期在外工作求学的我们一次次刷新着人类历史上大规模迁徙记录,不远万里奔波,只为回家过年。春运期间的上海虹桥火车站。图片来源于网络过年难免聚会,聚会就要聊天。特别是七大姑八大姨们造访,聊天内容基本上不是股市房价,就是娱乐八卦,当然还少不了“关心”您的个人问题——“有女(男)朋友了没?什么时候准备结婚?什么时候生孩子?每个月工资多少?房子买了没?……”尴尬?冷场?敷衍了事?好歹受过多年严(fang)格(yang)的高等教育,实验失败、论文被毙、屡遭导师(或老板)怒吼您都不怕,还怕这个?当然啦,本君不是鼓励您霸气地回怼,过年期间安定团结的和谐气氛还是要维护滴。解决类似“尬聊”问题的策略其实和解决实验问题没啥两样,转换思路,曲线救国,以解决问题为最高目标。咱们今天就聊一聊如何机智的化解“尬聊”,后面还有分专业的详细指导。“尬聊”问题的本质,是讨论的话题让您觉得尴尬而对方不觉得尴尬,所以本君的策略很简单——“掌控话题”,最好的结果是大家都不尴尬,其次是对方尴尬而您不尴尬,最差也是大家一起尴尬。受到“尬聊”攻击,您得学会打太极,这很重要,承受对方打击但不伤(或少伤)自身,把攻击方向转向,甚至反弹回去。无论什么问题,您都可以大方回应:“我这么年轻,要学的事情太多。话说我学的专业很有意思,您听说过没有?”或者“那些都不是大事,我还太年轻了,现在要抓紧时间多学点东西。对了,我学的专业很有意思,您听说过没有?”总之,抓住“年轻”这个核心,足够抵挡老一辈的各种招式。如果对手换成比您年轻的同辈或者下一代怎么办?不必担心,换一副嘴脸,老气横秋秋风萧瑟地回应:“你这么年轻,要学的事情太多。话说我学的专业很有意思,你听说过没有?”或者“那些都不是大事,你还是太年轻了,现在要抓紧时间多学点东西。对了,我学的专业很有意思,你听说过没有?”无论对手是谁,都要风度翩翩,气定神闲。图片来源:《国产凌凌漆》如果对方继续聊天,那不就落入您的魔爪了?组会上听过什么、讲过什么都可以讲,直到对方不由自主显露出以下表情……这时就可以使用结束语句:“看,那边二叔自摸清一色了,去看看!”或者“你手机好像响了,是不是有新消息?”或者“对了,你是玩王者农药还是吃鸡,玩一把给我看看?”或者“别走,我终于找到人聊我的博士论文了,一定要听完……”但总会有人不按常理出牌,所以下面本君分专业辅导:化学亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的化学。亲戚:化学!(一脸神秘)会做毒品吗?您:说实话,会是会,反应很简单,关键是搞不来原料,大生产纯度也上不去。当然啦,这玩意违法,是不能碰滴。亲戚:瞧给你吓的,还当真了。没什么了不起的,我看国外电视剧高中化学老师在家自己都能做。您:对对,那个电视剧我也看过。理论上说……(切入组会中听过的和讲过的,开始控场……)材料学亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的材料学。亲戚:材料学!我家要装修房子,哪些材料便宜又环保?我看中一款石墨拉稀的涂料,号称MIT技术世界金奖,美国总统的白宫都用的,是不是很好用?您:呃,是石墨烯……亲戚:石墨我知道,不就是铅笔芯嘛,我也奇怪那个东西怎么拉稀?您:呃,不是石墨拉稀,是石墨烯。理论上说,石墨烯是一种二维材料,所谓的二维材料……(切入组会中听过的和讲过的,开始控场……要不直接切入结束语句?)生命科学亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的生命科学。亲戚:生命科学?!能干什么?您:21世纪是生命科学的世纪……亲戚:哎,我家狗狗病了,你会看吗。您:我们经常用细胞、小白鼠、大鼠,不怎么用狗。那个得找兽医专业的看。亲戚:那学这个能干嘛,还不如学兽医呢,您知道现在给狗狗看病多贵嘛,全自费,没医保,他们可赚钱啦。动物也是生物,要不您找个宠物诊所工作得了。您:……(还是直接切入结束语句吧……)药学亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的药学。亲戚:哎呦……真有出息。我最近后背有点不舒服,我吃点什么药。您:我是学药学的,不会诊断看病。亲戚:这孩子,吃什么药都不知道,自古医药不分家,懂不懂。还不如学医呢,挣得多,看病还方便。您:……(还是直接切入结束语句吧……)医学亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的医学。亲戚:哎呦……真有出息。我最近背有点不舒服,快帮我看看怎么回事(准备脱衣服……)您:我是眼科的,这个不太懂。亲戚:那你年后在你们医院帮我挂个专家号啊,咱家有个学医的就是方便。您:……(早已习惯帮人挂号的您一脸无奈……还是直接切入结束语句吧……)中医亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的中医。亲戚:哎呦……真有出息。我最近后背有点不舒服,能不能帮我扎个针灸或者开药调理一下(准备脱衣服……)。您:我看您面色暗黄,舌苔厚腻,脉象显示气滞血瘀啊……亲戚:你说的这个我也听不懂,估计你工作没几年,看过的病人有限,中医啊还得老专家瞧得准。那什么你年后在你们医院帮我挂个老专家号啊。您:等我熬成老中医再给你看哈。(开始讲解《神农本草经》……要不直接切入结束语句?)食品亲戚:是哦,这么多年没见,我都记不得你学的什么了。大学毕业了没?您:嗯,毕业啦,学的食品。亲戚:食品专业?哎,我上个月刚买了一个疗程的保健食品,他们说能治糖尿病、高血压、高血脂、心脏病、尿毒症,还防癌呢,你看看管用不。您:能治病的那是药品,保健食品是不能治病的。亲戚:他们不能骗我的,差点要认我当干妈呢。电视上北大的专家说这个管用,好多人吃过的也说吃这个管用,不用吃药了呢。您:……(知道真相的您只能心里一声叹息……要不直接切入结束语句?)以上内容纯属虚构,如有雷同纯属巧合。本君也看到有网友说,国外对于PhD的一项训练就是要求在5-10分钟之内向非专业人员讲述清楚你的研究内容。这固然是个很不错的训练,可是对于我们那些可爱的亲戚们来说,她们似乎对我们研究什么不感兴趣。她们可能对我们能不能帮她们看病或省钱更感兴趣。过年期间,大伙图的是开心,也没必要跟亲戚较真。茫茫人海之中,做科学研究的毕竟是少数,能听懂你专业的更是知音难觅。这时候就凸显我们平台的优势啦,至少大家有过相似的经历,受过相似的磨难,欢迎大伙文明吐槽,踊跃留言。最后,感谢大家过去一年对X-MOL和本君的支持。狗年啦,本君代表X-MOL团队送给各位科研汪们一幅对联,在此向大家拜个早年,祝大家春节快乐,阖家幸福!(本文由乐只君子供稿)

来源: X-MOL 2018-02-14

X-MOL盘点:1月前沿科研成果精选

X-MOL团队从上月报道过的Nature、Science、Nature Chemistry 和JACS 等杂志的研究论文中,精选部分有意思的科研成果,以馈读者。(一)大杀器?不,我只想安静地做个催化剂Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.2899原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):The role of uranium–arene bonding in H2O reduction catalysis谈到铀(Uranium),大多数人的第一反应可能就是原子弹这个大杀器。不过铀也具有极大的原子半径和外层f轨道电子,铀配合物可以活化一些小分子化合物。但铀配合物在和小分子化合物作用时,大部分为典型的化学当量反应,而不是催化量反应,有时反应过于剧烈和不可控制。德国埃尔朗根-纽伦堡大学的Karsten Meyer等报道了H2O还原催化循环中间体中铀-芳烃δ键的确切作用,以及H2O对三价铀催化剂的非典型双电子氧化加成的细节。(二)可再生!Science 报道丙烯腈合成重大进展Science, DOI: 10.1126/science.aan1059原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Renewable acrylonitrile production丙烯腈是一种重要的化工原料,广泛应用在合成纤维、合成橡胶及合成树脂等工业生产中。上世纪50年代,美国Sohio(现BP)石油公司开发了一种丙烯氨氧化制取丙烯腈的化学合成法,大大降低了生产成本,并很快在全世界得到推广。然而,这种生产过程能耗高危险性大,更重要的是,丙烯是一种石油衍生产品,化石原料的不可再生性和价格波动让人们不得不寻找基于可再生的生物质资源的丙烯腈合成新技术。但这些新方法无论在成本还是收益方面皆无法同传统工艺竞争。美国国家可再生能源实验室(NREL)的Gregg Beckham博士率领的团队使用廉价的TiO2固体酸作为表面催化剂,以3-羟基丙酸乙酯为原料,通过脱水、腈化高效转化为丙烯腈,产率超过90%。基于此,他们设计了一条由可再生原料大规模生产丙烯腈的新工艺,从木质纤维素生物质出发,通过微生物和化学转化得到的丙烯酸乙酯能以很高的产率(98 ± 2%)制备丙烯腈。这种新工艺的产品成本与传统工艺相当,而且产率更高,不产生有毒的氰化氢,风险更小。(三)颠覆教科书的偶然发现:Science 报道有机钙与苯的亲核取代反应Science, DOI: 10.1126/science.aao5923原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Organocalcium-mediated nucleophilic alkylation of benzene芳香取代反应是有机化学中十分常见的一类反应,是向芳香环引入官能团的重要方法之一。苯是一种最简单的芳香烃,离域大π键具有较高的电子云密度,化学常识告诉我们苯对富电子和带负电荷的有机亲核试剂高度排斥。相比于苯的亲电取代反应,直接实现苯亲核取代反应的报道几乎没有,甚至不少人认为这根本就不可能。英国巴斯大学的Michael Hill教授团队长期致力于Ca、Sr、Ba等碱土金属有机试剂及催化剂的研究。最近,他们与法国图卢兹第三大学的Laurent Maron教授合作,使用烷基钙亲核试剂首次实现了苯的C-H键亲核取代反应,得到单取代的烷基苯化合物。反应通过双齿氮配体配位的氢化钙二聚体与乙烯、1-丁烯、1-己烯等脂肪族末端烯烃加成形成相应的烷基钙活性物种,随后与苯在60 ℃的条件下发生芳基C-H键或C-D键的亲核取代,形成单取代的烷基苯后重生氢化钙物种。(四)石墨变钻石不易,石墨烯呢?Nat. Nanotech., DOI: 10.1038/s41565-017-0023-9原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ultrahard carbon film from epitaxial two-layer graphene人工合成钻石,目前常见的是高温高压法和化学气相沉积法。不过,无论是产品成本还是质量,人工合成钻石与珠宝级天然钻石相比毫无优势。石墨变钻石不易。最近,美国纽约城市大学(CUNY)的Elisa Riedo和Angelo Bongiorno等研究者发现,室温下石墨烯(graphene)在压力下可变成刚度和硬度堪比钻石的“钻石烯(diamene)”。使用纳米压痕技术,生长在SiC(0001)上的双层石墨烯薄膜(每层厚度均为一个原子)可以临时转变为类钻石薄膜,刚度和硬度与钻石相当。有意思的是,这种不寻常的转变只发生在双层石墨烯上,其他无论是单层石墨烯还是超过两层的多层石墨烯,都没有这种变化。(五)如何让液滴“听话”的动起来?Nature, DOI: 10.1038/nature25137原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Systems of mechanized and reactive droplets powered by multiresponsive nanosurfactants如何能让多个液滴动起来的时候还能“乖乖听话”?近日,韩国基础科学院(Institute for Basic Science)的Bartosz A. Grzybowski教授课题组找到了一个巧妙的方法——表面活性剂。他们设计了多重刺激响应型表面活性剂,并由此实现了功能液滴的动态组装以及微反应器。该表面活性剂基于一种哑铃状异质二聚体纳米粒子,再经过表面修饰,实现带有特种物理化学性质的纳米粒子和表面活性剂的功能集成。将该种表面活性剂运用于油水界面能够赋予液滴独特的物理化学性质,不仅能实现由多个物理场(光场、磁场、电场)来操纵单个液滴,而且能将多个液滴进行动态组装形成液滴组装体,最终实现由多个物理场进行精准控制的微化学反应。这种动态液滴化学反应器易于制备、操纵和混合,非常有希望成为微流体反应系统的补充。另外,这种多重刺激响应型表面活性剂液滴在人造细胞、复杂结构成型等研究领域都有潜在应用前景。(六)Nature 封面:监听细菌的“顺风耳”Nature, DOI: 10.1038/nature25021原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Acoustic reporter genes for noninvasive imaging of microorganisms in mammalian hosts微生物群落已经在人类身体里生活了数百万年,它们和人类一起进化,能感知人体内外环境的变化,反映出人体健康水平,也与不少疾病直接相关。不过,监测肠道深处的细菌是一个巨大的挑战。虽然人类依靠显微镜为核心的光学成像技术能够很好地观察细菌,但光成像的缺点在于穿透性差,只能看到表面一层物质。近日,美国加州理工学院的Mikhail G. Shapiro研究团队利用超声波成像技术,创造性地发展了一种能够无创、实时监测体内细菌下落的“顺风耳”。他们利用基因工程技术把“声学报告基因(acoustic reporter genes)”转入细菌中,使得工程菌可以形成一种充气的蛋白质纳米结构——“气泡(gas vesicles)”。在工程菌中,这些气泡可以反射超声波,这种类似声纳原理的解决方案帮助在体内深处检测和定位这些细菌。检测深度超过10 cm,分辨率小于100 μm,可检测体积密度低于0.01%的工程菌。(七)有序大孔-微孔MOF单晶材料问世,华南理工首篇ScienceScience, DOI: 10.1126/science.aao3403原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ordered macro-microporous metal-organic framework single crystals金属有机框架(Metal-organic framework,MOF)是近年来的明星材料之一,因其独特的孔道结构,在气体吸附/分离、催化等领域显示出巨大的应用潜力。然而,尽管已经报道的MOF材料种类繁多,但绝大部分MOF材料的孔径都在微孔范围内(小于2 nm)。近年来,科学家们将微孔结构整合入介孔(孔径介于2-50 nm)或大孔(孔径大于50 nm)结构,制备介孔或大孔MOF材料,以突破微孔MOF材料的扩散限制并提高性能。但这些介孔/大孔MOF材料多为非晶或多晶结构,稳定性不尽如人意,性能提升有限,大规模应用前景并不被看好。近日,华南理工大学李映伟(Yingwei Li)教授团队与美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校(UTSA)陈邦林(Banglin Chen)教授等人合作在Science 杂志上发表论文,以高度有序的聚苯乙烯(PS)微球三维结构为模板,采用双溶剂诱导的异相成核法首次制备出有序大孔-微孔MOF单晶材料。研究者还测试了该材料催化苯甲醛和丙二腈的Knoevenagel缩合反应的性能,发现SOM-ZIF-8在相同反应条件下表现出了优于其他催化剂的活性。这种材料在化学吸附/分离、大分子催化转化或生物药物递送等方面也具有广泛的应用潜力。(八)牛仔裤染色大改进,化学家让时尚更环保Nat. Chem. Biol., DOI: 10.1038/nchembio.2552原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Employing a biochemical protecting group for a sustainable indigo dyeing strategy现在大部分牛仔裤的染料是合成靛蓝,年产量数万吨。如此之大的产量也带来了不少环保问题。首先,合成靛蓝的原料是石油化工产品苯胺,合成靛蓝的过程也涉及多种有毒有害的化学品。其次,靛蓝有个大缺点——不溶于水,这使得染色过程中它必须先被转化为能溶于水的形式——靛白(也称隐色靛蓝,Leucoindigo),再用于布料染色,这个过程需要使用超量的还原剂连二亚硫酸钠,会产生大量具有腐蚀性的硫酸盐和亚硫酸盐废物。因此,牛仔裤加工业迫切需要更清洁更环保的染色工艺。最近,加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的John E Dueber等研究者在报道了他们发明的一种新方法,用基因改造后的大肠杆菌(Escherichia coli)使靛蓝染色的过程更加环保。研究者学习菘蓝(Polygonum tinctorium)等植物合成靛蓝的生物学途径,以葡萄糖作为保护基保护靛蓝的前体吲哚酚,转化为稳定的无色分子——吲哚苷,以便储存。在特殊情况下,植物中的另一种酶β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BGL)能脱掉吲哚苷的保护基团,使之又重新转化为吲哚酚,吲哚酚再自发氧化,经由靛白中间体形成靛蓝。于是,借助基因工程手段,研究者向大肠杆菌中转入菘蓝葡萄糖基转移酶基因PtUGT1,使这种细菌也能由色氨酸出发合成吲哚苷。然后将吲哚苷提取,溶解在水中,添加β-葡萄糖苷酶BGL脱去吲哚苷的保护基葡萄糖,重新形成吲哚酚,在空气中吲哚酚会自发氧化成靛白并最终形成靛蓝,完成染色。(九)服不服?实验设备也可DIY,还拿这个发了篇三分的SCIACS Med. Chem. Lett., DOI: 10.1021/acsmedchemlett.7b00316原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):An Inexpensive, In-House-Made, Microdialysis Device for Measuring Drug–Protein Binding近日在美国化学会期刊ACS Med. Chem. Lett. 上,西雅图华盛顿大学Michael H. Gelb课题组刊发的一篇文章十分有趣。整篇文章说的就一件事:作者发明了一个廉价高效的小装置可以用来测定药物和蛋白的结合率。作者的切入点则是新药研发必须要研究的指标——药物血浆蛋白结合率。测定原理并不新鲜,平衡透析法,简单概括一下就是——把小分子药物和血浆蛋白放在一个截留分子量很低的透析管内,充分平衡后,测定透析管内外小分子药物浓度计算蛋白结合率。含量测定方法没什么新奇的,HPLC或LC/MS,新奇的是那套平衡装置。长约3 cm的12−14 kDa透析管(dialysis tubing),中间塞了段枪头,下段插进低粘度环氧树脂。把透析管插入液体环氧树脂,凝固后透析管的一端就被完全封死了,另一端封不封的无所谓;塞个枪头进去就是为了撑开透析管;96孔板每个孔提供了大的容积环境,透析管是小容积环境,里面加入蛋白和药物,小分子能过膜到96孔板中,血浆蛋白出不去。这装置用的样品量不多,还能高通量平行操作。(十)Science 封面:看我这招提速百万倍的“无敌风火轮”Science, DOI: 10.1126/science.aao4284原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fieldsDNA分子除了能承载遗传信息,同时也是一种结构精巧的一维纳米线,再加上基于碱基配对的DNA链自组装能力,DNA纳米技术如今已经成为横跨物理学、化学、生物学和工程学等学科的新兴领域,引起了越来越多科学家的关注。基于DNA自组装的纳米机器人或者纳米机器发展十分迅速,驱动力多来自DNA杂交反应、光化学反应、酶催化等,几乎都存在系统慢、力量弱、效率低等难以克服的问题。近日,德国慕尼黑工业大学的Friedrich Simmel课题组在Science 杂志上发表文章,利用DNA纳米技术制备了一种高效纳米机械臂,在外加电场的驱动下,这种机械臂可以进行顺时针和逆时针的旋转,也可以在预设位置之间运动,其运动速度极快,角频率可高达25 Hz,比已知的DNA纳米技术要快上约百万倍。这种机械臂的定位精度也很高,约为2.5 nm。除了运动能力一流,这种DNA纳米机械臂还可在电场下运输分子及大小为数十纳米的纳米颗粒。该文章有望极大促进DNA机器人系统的发展。

来源: X-MOL 2018-02-03

那堆核磁管,该洗了啊?!

上周本君写了一篇靠DIY的实验设备发表3分SCI论文的文章(点击阅读相关),文末本君随嘴提了一句这个发文章的思路跟去年看过的一篇靠大量洗核磁管装置发表SCI论文有异曲同工之妙。未曾想,后台涌来了许多同学留言求大量洗核磁管的文献。嗯嗯,解铃还需系铃人。应广大读者要求,本君就给大家闲话一下洗核磁管的那些事。“你们实验室是怎么洗核磁管哒?”想必这个问题许多同学都私下交流过。本君把自己了解到的各种洗法总结了一下,大致可分三派:泡、超、冲。泡——溶剂泡这类手法估计用的人最多,根据核磁管里面样品溶解性选择适当的溶剂重复浸泡、荡洗、倾倒、烘干的过程。至于浸泡的溶剂则是五花八门,普通一点的用二氯甲烷、丙酮、甲醇或异丙醇等单一溶剂浸泡荡洗;文艺一点的搞个不同极性溶剂依次泡洗;那什么一点的用洗液泡完拿去离子水反复荡洗。这类手法适合管少不忙,没事解闷的同学,每根核磁管都是纯手工清洗,极具匠人品质。超——超声振这类手法可以算得上是前派的改良,借鉴了超声洗眼镜、超声洗瓶子的路数。灌满溶剂的核磁管放在装满水的大烧杯中,大烧杯往超声清洗器中一放,超声一开,自己该干嘛干嘛。什么时候听超声听烦了,就当核磁管洗好了。这类手法可批量操作,重复操作两三次,总有一些洗得干净的核磁管脱颖而出。不足之处也很明显,挨个灌溶剂的过程有些扎心,某些带有裂纹的(劣质)核磁管在超声过程中就直接阵亡啦。冲——负压冲各位特别忙(Lăn)的同学一定遇到过溶剂挥干底部难洗的核磁管。这时候如果能直捣黄龙,插入底部,猛烈冲洗定能大功告成。俗话说地好,只有你想不到的,没有某宝买不到的。许多玻璃仪器厂都有这样的装置。虽然各厂产品外观不同,但原理基本都是在核磁管周围制造一个负压,溶剂被大气压打到核磁管底部(半个大气压的冲击力可是不小噢)。本君再一查资料赫然发现美国化学会旗下的J. Chem. Educ. 杂志在1992年和2011年都报道了这类装置。[1-2]图片来源:J. Chem. Educ.看上面各种装置大家也就明白了,这类装置的优点就是清洗力度大、消耗时间短;缺点也是显而易见的,那就是需要人工清洗,逐次换管。要是能把这个装置扩大规模,开一次泵,洗几十根岂不完美?敲黑板,注意,你们要的重点来啦!大家请看这款产品,绝对是同类中的极品。它,高通量,低消耗,操作简便,易学易会,一次开泵抽真空,上百脏管换新颜。春节巨惠大酬宾,赶快拿起电话拨打……呃不对,串台了……赶快打开X-MOL首页,用“文献直达”找到原文,仔细揣摩其中奥义吧。图片来源:Org. Process Res. Dev., 2016, 20, 319 [3]老司机们估计看完图就知道怎么玩了。一个真空干燥器,搞定,顺手还发了篇SCI,就问你服不服?当然啦,除了上述几种方法外,还有许多同学不约而同地提到了一款每个实验室都有的“神器”,省时省力省心又省钱,那就是师弟、师妹、本科生……不过,本君在此郑重提示:多一份关爱,少一点暴戾。师兄师姐们要善待师弟师妹和本科生,他们是实验室进步的阶梯。师弟师妹们也别抱怨,要想想人家洗核磁管也洗出了不止一篇SCI[1-3],平凡的工作里往往蕴含着“神操作”的机会,就看有没有足够大的脑洞来发现并抓住它们了……那什么,师弟,这里还有一堆核磁管要洗……最后祝愿所有实验室在即将到来的“汪星人”年里都能嗅觉敏锐、气氛融洽,Idea多如泉涌,Paper发到爆棚!参考文献:1. NMR tube cleaner. J. Chem. Educ., 1992, 69, 10362. A Durable and Economical NMR Tube Cleaner. J. Chem. Educ., 2011, 88, 17343. Vacuum Desiccator as a Simple, Robust, and Inexpensive NMR Tube Cleaner. Org. Process Res. Dev., 2016, 20, 319(本文由乐只君子供稿)

来源: X-MOL 2018-01-25

X-MOL盘点:12月前沿科研成果精选

X-MOL团队从上月报道过的Nature、Science、Nature Chemistry和JACS 等杂志的研究论文中,精选部分有意思的科研成果,以馈读者。(一)余达刚组JACS 封面文章:二氧化碳参与的烯烃不对称还原羟甲基化反应J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b10149原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Highly Regio- and Enantioselective Copper-Catalyzed Reductive Hydroxymethylation of Styrenes and 1,3-Dienes with CO2二氧化碳(CO2)是大家熟知的温室气体分子,但它同时也是廉价易得、无毒、可再生的理想C1合成子。四川大学化学学院青年千人余达刚教授课题组近期在CO2参与的不对称碳-碳成键反应领域取得一项重要的进展,首次实现了CO2参与的烯烃不对称还原羟甲基化反应,可以从芳基乙烯和1,3-丁二烯出发,高对映选择性地构建一系列具有光学活性的高苄醇/烯丙醇化合物。这为今后CO2参与的不对称碳-碳成键反应提供了新的思路,也为手性醇的合成提供了新的途径。(二)“奇葩”超材料,你压它就扭Science, DOI: 10.1126/science.aao4640原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Three-dimensional mechanical metamaterials with a twist超材料(Metamaterial),指具有天然材料或常规材料所不具备的超常性质的人工合成材料。近日,德国卡尔斯鲁厄理工学院Martin Wegener教授课题组报道了一种新的超材料,这种超材料在外力压缩下会产生扭转。这听起来完全不符合有着超过300年历史的力学弹性理论基本定律——胡克定律(Hooke's law),即,在材料的弹性范围内,“固体材料受到的力和形变成正比”。Wegener教授等人通过大量的计算和优化,设计了一种特殊的单元结构,这种具有手性的单元结构在应力作用下展现出不对称的形变——并没有像常规材料那样发生横向形变,而是发生了扭转。“尽管将直线运动转化为旋转这个想法早已有之,然而通过超材料将其实现是最大的进展,” Corentin Coulais在同一期Science 的评论文章里写到,“他们在朝着这个目标迈出了重要的一步”。(三)新止痛药递交上市申请,两周后遭Cell 论文踢馆Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.035原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Bias Factor and Therapeutic Window Correlate to Predict Safer Opioid Analgesics阿片类药物(opioids)是最重要的一类止痛药,效果比阿司匹林、布洛芬之流强上数倍。但传统的阿片类药物例如吗啡、芬太尼等也有致命缺陷,除了容易成瘾外,过量使用阿片类药物也会带来生命危险。近期受关注的一个阿片类药物来自美国Trevena公司,他们于今年11月2日宣布向美国食品药品监督管理局(FDA)提交了药物Oliceridine的上市申请。尽管这款药物被一些科学家预测为接近成功的阿片受体偏向激动剂(biased agonists),但它仍然有呼吸抑制作用,只是较传统的阿片类药物(如吗啡)好一些。Trevena公司的申请交上去之后仅仅两周之后,来自斯克利普斯研究所(The Scripps Research Institute)的Laura M. Bohn教授等科学家就在Cell 杂志报道了最新发现的阿片受体偏向激动剂,尽管还没做过临床试验,但现有动物实验数据表明它可能比Oliceridine效果更好。但Trevana公司的Oliceridine仍然是这场竞赛中更接近终点的那个,它已经通过了临床试验。而SR-17018在小鼠实验中的高光表现,并不能确保它在临床试验中也能一样出色。不过,在关键的III期临床实验中,Oliceridine的一些数据不是让人特别满意。其中,术后患者使用Oliceridine镇痛,它的镇痛效果和吗啡一样好,而且起效更快,低剂量时它的呼吸抑制所用和其他副作用都更小。但是,在高剂量的情况下,它在呼吸抑制和其他副作用方面的改善作用,在统计学意义上并不显著。(四)“巨型”纳米分子,要看卤鎓离子Chem, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.08.010原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Nano-sized  I12L6  Molecular Capsules Based on the [N⋅⋅⋅I+⋅⋅⋅N] Halogen Bond卤键(Halogen bonding,XB)是一种非共价相互作用,在晶体工程、材料科学、药物化学、有机催化等领域有着重要的地位。与之相关的卤鎓离子(Halonium ions)是合成中众所周知的反应中间体和卤化试剂,但是它们在分子纳米结构的构建中是否也能发挥重要作用?近日,芬兰于韦斯屈莱大学Kari Rissanen课题组报道了一种完全基于卤键的纳米尺寸六聚分子胶囊。他们设计了一种吡啶官能化穴状配体(cavitand),先是六个穴状配体与十二个银离子自组装成一个金属超分子纳米胶囊,然后通过[N⋅⋅⋅Ag+⋅⋅⋅N]—[N⋅⋅⋅I+⋅⋅⋅N]阳离子交换反应由碘鎓离子代替银离子,得到完全由卤键连接的纳米胶囊结构。其直径为4.5纳米,内部空腔体积约为6850 Å3。这种合成相对简单、内部空腔体积大的分子胶囊在分子纳米技术领域有广阔的潜在应用空间,例如分子反应器、药物传递载体等。(五)容器不同,产物也不同:首例二甲胺参与的烯烃氢氨烷基化反应Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201708959原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Dimethylamine as a Substrate in Hydroaminoalkylation Reactions过渡金属催化烯烃的氢氨烷基化反应在过去的十几年里取得了重要的进展,有望成为工业上通过烯烃的氢甲酰化并进一步还原胺化制备胺类化合物的替代方法。最近,德国奥尔登堡大学的Sven Doye教授课题组报道了第一例利用二甲胺作为胺源的烯烃氢氨烷基化(hydroaminoalkylation)反应,该反应可以兼容多种官能团。同时,作者还首次实现了二甲胺参与的烯烃双氢氨烷基化(dihydroaminoalkylation)反应。有趣的是,这两种不同的反应途径可通过选用不同的反应容器来实现。Sven Doye教授等人在研究中发现,为了选择性的获得单氢氨烷基化产物,二甲胺的当量至关重要。当二甲胺当量太低时,会得到双氢氨烷基化产物;而如果二甲胺当量太大,又会抑制反应的进行。另外,二甲胺十分容易从反应体系中逸出,这就意味着与之相关的因素,比如溶剂及用量、反应容器的大小、体系压力等,都有可能对反应选择性造成间接的类似于二甲胺当量的影响。(六)MIT团队创新可穿戴设备,3D打印“活细胞纹身”Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.201704821原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):3D Printing of Living Responsive Materials and Devices近年来,科学家们开发出各种响应性材料作为3D打印的油墨。活细胞中的生物系统对于外界刺激(光、电、热、力、化合物等)往往十分敏感,借助基因工程,还能够让它们对于某一种或几种特定的刺激产生响应。那么活细胞能否作为响应性组分用于3D打印响应性材料甚至响应性器件呢?美国麻省理工学院(MIT)的赵选贺(Xuanhe Zhao)教授团队最近将这个有意思的想法变成了现实,他们开发出一项基于“基因工程活细菌细胞”的新型3D打印技术,制造出了活的、刺激响应性的材料和器件。作为例证,他们打印出了一种新的可穿戴设备——“活细胞纹身”,能够在特定的化学刺激下发光。这种“活细胞纹身”有望用于制备特定的传感器,推动健康检测和可穿戴设备的发展。(七)也谈戒酒药双硫仑抗癌的Nature文章Nature, DOI: 10.1038/nature25016原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Alcohol-abuse drug disulfiram targets cancer via p97 segregase adaptor NPL4前不久,Nature 发表了一篇研究论文,报道了古老的戒酒药双硫仑(DSF)的抗癌作用机制。这篇Nature 的起点就是一个人体的临床研究数据,之前接受过双硫仑戒酒治疗的病人癌症死亡率低于未服用双硫仑的病人。作者根据文献猜测双硫仑在体内的代谢产物和铜生成的配合物(CuET)能发挥抗癌活性。而且,肿瘤组织的CuET远高于肝、脑等非肿瘤组织。作者还发现,NPL4是CuET的直接结合靶点。p97-UFD1-NPL4复合物在泛素-蛋白酶体系统以及细胞有丝分裂纺锤体去组装过程中都可能起到一定作用,前者是细胞内蛋白质降解的主要途径,而后者是细胞增殖的关键步骤。CuET结合NPL4而抗癌,很可能与这些过程有关。(八)傅克酰基化反应的华丽升级Nat. Chem., DOI: 10.1038/NCHEM.2903原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A general approach to intermolecular carbonylation of arene C–H bonds to ketones through catalytic aroyl triflate formation芳香烃的傅克酰基化反应是制备芳香酮的重要方法。2013年,加拿大麦吉尔大学的Bruce Arndtsen教授等人通过钯催化的插羰反应合成了各种芳基取代的酰氯化合物。只有使用大位阻的PtBu3为配体时,插羰中间体tBu3PPd(COAr)Cl可以还原消除得到ArCOCl产物,而CO也能促进这一过程。随后,他们又报道了钯催化杂芳香烃的C-H键羰基化反应,合成了各种杂芳香酮化合物。他们认为反应有可能先通过钯催化的芳基碘和CO的插羰反应生成了酰基碘化物,随后发生杂芳香烃的傅克酰基化反应。最近,Arndtsen教授团队发展了一种以CO为羰基源的傅克酰基化反应,通过钯催化的插羰策略实现了ArCOOTf的原位生成,并进一步转化为酰基化产物。他们首次观察到ArCOPdOTf的还原消除反应,并提出可行的机理。反应不需要使用配体,催化剂[Pd(allyl)Cl]2的用量可低至0.05 mol%。(九)模仿电鳗放电,“皮卡丘”式柔性电源问世Nature, DOI: 10.1038/nature24670原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):An electric-eel-inspired soft power source from stacked hydrogels电鳗体内独特的发电细胞是它们产生数百伏特电压的基础。通过调节细胞内外钾离子和钠离子的浓度差,即可产生电压差。尽管每一个单独的发电细胞只产生很小的电压(~150 mV),但电鳗可以在很短时间内调动体内的数千个发电细胞,仿佛数千节电池串联起来,实现高电压的输出。而平行排列的几组这种“串联电池”,也能保证峰值电流达到1 A左右。近日,瑞士弗里堡大学和美国密歇根大学的研究者合作,模拟电鳗发电细胞(electrocyte)的工作原理,利用生物相容性材料,构建了柔性电源。受电鳗启发,研究者提出了一个巧妙的电源设计概念——用阳离子选择性和阴离子选择性水凝胶膜分隔高盐度和低盐度水凝胶微元件构建人造“发电细胞”,利用微元件之间的离子梯度产生电压。该文通讯作者Michael Mayer教授认为,这种柔性电源具有巨大的应用潜力,可应用于可穿戴设备和体内植入电子设备中,如心脏起搏器、植入式传感器甚至人造器官。(十)不光生物医学,20%的MOF论文实验结果都无法重复Chem. Mater., DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b04287原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):How Reproducible Are Isotherm Measurements in Metal–Organic Frameworks?结果的可重复性是判断一篇学术论文是否可信的重要依据。一项最新研究表明,成千上万研究金属有机框架(MOF)的论文,结果可重复性并不乐观。MOF自问世以来,在气体吸附(如CO2吸附)、催化、能源等领域受到广泛关注,是一种发展迅速的明星材料。美国乔治亚理工学院的David S. Sholl教授等人对多种已报道MOF材料的吸附等温数据进行了回顾性分析,发现其中竟有20%论文的数据出现了明显的偏离,远远超过了正常的误差范围。这种不可重复的原因,研究者认为有些MOF材料对湿度很敏感,它们很容易吸水,吸附性能就会受到影响。其他可能影响实验结果的因素包括实验方法描述中无意漏掉的一些细节,或是原始文献的作者根本没意识到这些细节与实验结果相关。比如,MOF材料保存的气氛组成、制备MOF材料所用设备的材质等等。

来源: X-MOL 2018-01-06

无人引用的论文和咸鱼有什么区别

发表了一篇新论文最期待什么事发生呢?当然是有人引用啦。论文的被引用次数是评判一位科学家或一篇论文水平好坏的重要指标(但不唯一)。不管是毁誉参半的期刊影响因子,还是日渐兴起的科学家h-index,计算方法都是基于论文被引用次数。一篇高被引论文标志着它至少具备实用价值高、观点具有启发性、紧追热点等优点中的一条。当然,也有少数例外,大量“负面引用”起到的是反效果。不要以为只有学渣研渣才担心论文的引用。已故诺贝尔奖获得者Oliver Smithies就曾自曝他1953年发表的一篇关于测量渗透压的论文[1]从没有人引用过。但其实Smithies有点过于谦虚了,他的那篇论文在出版后的十年内被引用了9次。你觉得这个成绩很糟?那请往下看吧。诺贝尔奖获得者Oliver Smithies。图片来源:University of North Carolina at Chapel Hill1990年,Science 杂志刊登了一篇有争议的评估报告,它表明超过一半的学术论文在发表5年后仍然没有被引用[2]。华盛顿大学信息学家Jevin West说:“科学家普遍会担心论文的引用问题。”毕竟被广泛引用是学术影响力的标尺,这不仅意味着你的论文被很多人读过,更说明你的研究对他人是有用的。West说他经常被熟人问:“有多少文献从未被引用过?”蒙特利尔大学的信息学家Vincent Larivière则认为没有被引用过的论文不一定就没用,而且,数量也没有想象中的那么多。那么多论文,有多少从未被引用?为了探明这些被遗忘的学术研究黑暗角落,Nature 杂志重新挖掘数据,想找出究竟有多少论文没有被引用过。不过,由于引用数据库并不能完整收录人类所有的学术论文,因此这次努力并不能得出一个绝对准确的数字。管中窥豹,可见一斑。在Web of Science收录的约12,000本期刊中,被引次数为零的论文数量要远少于预期。根据Web of Science的记录可以推测,大约有少于10%的科学论文可能永不会被人引用。实际数字可能更低,因为这些论文可能在某个Web of Science没有收录的地方被引用了。但这并不意味着令人担忧的低水平研究变得更少——仍然有数以千计的期刊没有被Web of Science收录,仍然有很多科学家用毫无意义的论文来拉长他们简历中的Publication。被人遗忘的学术角落对无人引用的论文进行研究要从1990年[2] 和1991年[3] 两篇Science 文章算起,这两篇报告称55%的论文从没有被引用过。这和上文Nature 报告的低于10%为什么差距这么大?重要原因在于统计口径的区别。1990年的那篇Science 评估的是1981-1985年间发表但在随后5年无人引用的论文,而且还把信件、更正、会议摘要等非学术内容也都包含在内,通常这些内容不会被引用。如果把这些非学术论文的内容去掉,只留下研究论文和综述,所得出的被引次数为零的论文比例会大幅降低。如果把“随后5年”这个限制也砍掉,该比例还会进一步降低。2008年,Larivière和同事们重新分析Web of Science的数据,得到的结论是被引次数为零的论文数量低于预期,而且最近几十年来一直在下降。[4] 本文中,Nature 邀请Larivière和印第安纳大学伯明顿分校的Cassidy Sugimoto一道更新和解读关于无人引用论文的分析结果。最新的数据表明,在大多数学科中,引用次数为零的论文数量在出版后的5到10年间会下降,但不同学科差异较大。2006年发表的所有生物医学论文中,只有4%的论文至今未被引用;化学学科这一比例为8%,物理学接近11%,工程技术领域更是高达24%。如果把自引(研究人员引用自己以往的论文)去掉,这些数字可能会上升一倍。另外,尽管无人引用论文的比例逐年降低,出版后10年是一个“生死线”。如果一篇论文发表10年后仍然没有被引用,基本可以认为它永远都不会被引用了。图片来源:V. LARIVIERE & C. SUGIMOTO / WEB OF SCIENCE / Nature整体来看,1900年到2015年底,Web of Science共收录了3900万篇论文,其中约有21%没有被引用过。那些没人引用的论文大多刊登在鲜为人知的小期刊上,而知名期刊(知名的门槛比你想象的要低)的论文几乎全都会被引用,当然,这并不令人吃惊。难以精确的数值人们可能永远不会知道那些未被引的论文究竟有多少。其难度在于手工检索的工作量太大。2012年,查尔斯大学的生物学家Petr Heneberg想分析一下13位诺奖获得者的论文引用情况。Heneberg检索了一番Web of Science,发现这些诺奖得主的论文约有1.6%从未被引用过,他再查阅Google Scholar和其他数据库后,他将这一比例进一步降低到0.3%。[5]这个小例子也反映出获得未被引用论文的真实数量几乎不可能,在几千万篇论文的规模上进行手工检查几乎是不可能完成的任务。学科上的差异也影响结论的准确性。2006年发表的65%的人文学科论文尚未被引用。的确,很多人文学科的进展并不像科学那样依赖于前人的积累。但Web of Science对人文学科的覆盖并不完全,忽略了很多期刊和书籍,这也是重要的原因。此外,国家间的差距也使得评估难以准确进行。Web of Science显示中国、印度和俄罗斯的科学家撰写的论文比欧美论文更容易不被引用。除了学术水平的差距,Web of Science遗漏了不少这些国家的本土期刊,如果把这一点考虑在内,差距就会缩小。看到这里,你会不会对目前学术期刊发表的质量恢复了一点信心?当然,数据摆在那里,怎么理解是见仁见智的事情。但Larivière认为未被引论文比例的下降主要原因是学术出版量的壮大和当今论文的参考文献量大涨,并不代表现在的科研工作比以前更有用质量更高。不同学科篇均引用文献数量逐年上升,这也使被引次数为零的论文数量越来越少。图片来源:Nature荷兰莱顿大学的文献计量学专家Ludo Waltman认同这一观点,他说有许多学术论文仅靠一两次可怜的引用才堪堪摆脱“无人引用”的尴尬局面。他和Larivière的数据表明,Web of Science中只有一两次引用的论文数量要多于被引次数为零的论文数量。他还说,“我们都知道很多引用都比较随意或者勉强。”纽约城市大学的健康经济学家Dahlia Remler则直截了当地戳穿了这个论文引用的小把戏,只有一两次引用可能是学者们互相“帮忙”的结果,“即便一些看起来引用很多的研究,也有可能是某些学术小团体自娱自乐的游戏而已,对大的科学问题或整个科学界没什么帮助。”没引用不等于没用“绝大部分没有被引用过的论文是垃圾”的观点没有问题,但仍有一小部分论文是埋藏在沙土中的金子。有时候论文的价值不体现在是否被引用。路易斯安纳州立大学的植物学家Michael MacRoberts在1995年发表过一篇关于德克萨斯州Palhinhaea cernua 苔藓的论文。直到2010年,这篇论文才被MacRoberts自己发表的一篇关于引用分析的论文引用。但1995年的MacRoberts制造了一个学术垃圾吗?事实并非如此,那篇论文的内容被收录在植物地图集和大型在线数据库中,供人使用。MacRoberts说:“这些所谓没有被引用的论文中的信息其实已经被人使用了,只是没有通过引用这种形式而已。”另一个例子发生在公共卫生领域。2010年,纽约市健康和心理卫生部门的研究人员在PLoS One 上发表了一篇论文,他们用软件分析了基于唾液的艾滋病病毒检测试剂盒的错误率。作者希望利用临床实践进行案例研究,探索出现问题时能否用该软件分析试剂盒的性能。这篇论文从未被引用过,但却被在线查看了1500次,下载了近500次。这项研究旨在改善公共卫生实践,而不是真正推动相关科研的进展,但其正面意义却不容忽视。数年前,这种试剂盒在临床上的使用被暂停,尽管随后又恢复了使用,但该文对于公共卫生实践的贡献已经体现了出来。也有一些论文,要等上几十年甚至近百年,才能等来第一次被引用,就好比童话故事里等待拯救的“睡美人”一样。其中最著名的例子当属Albert Einstein、Boris Podolsky和Nathan Rosen在1935年发表的量子力学论文,[6] 它在长达数十年的时间无人问津,直至1994年才被第一次引用,而时至今日这篇文章的被引次数已经超过16000次(点击这里,了解更多“睡美人”论文)。最后,让我们把Oliver Smithies的故事说完。在2014年的一次会议上,Smithies发言时说道,他知道那篇1953年的论文的价值,尽管那篇论文从未被引用过(实际上有9次引用)——那篇论文之后的工作帮助他获得了博士学位,从此他成为了一名成熟的科学家。你可以把那篇论文看作大师的学徒期作品。Smithies说:“我喜欢那篇论文,从中我学会了如何做好科学研究。”Smithies的论文目录中的确有一篇无人引用的论文——1976年发表的一篇关于某个特定的免疫系统基因位于人类第15号染色体上的论文。[7] 哈佛医学院的遗传学家Raju Kucherlapati是这篇论文的合作者,他认为那篇论文是他与Oliver Smithies实验室长期合作的开始,最终在小鼠遗传学方面的工作为Smithies赢得了2007年诺贝尔生理学或医学奖。对Kucherlapati而言,“那篇论文的意义在于让我认识了Oliver”。氘评论文的引用量就像其他所有用来评判科研成果优劣的指标一样,只能反映一部分事实。我们既不能忽视它,也不能盲目追求它。什么是好科学?我们应当有自己的看法。编译自:The science that's never been citedRichard Van NoordenNature, 2017, DOI: 10.1038/d41586-017-08404-0https://www.nature.com/articles/d41586-017-08404-0参考文献:1. Smithies, O. A dynamic osmometer for accurate measurements on small quantities of material: osmotic pressures of isoelectric β-lactoglobulin solutions. Biochem. J., 1953, 55, 57-672. Hamilton, D. P. Publishing by--and for?--the numbers. Science, 1990, 250, 1331-13323. Pendlebury, D. A. Science, Citation, and Funding. Science, 1991, 251, 1410-14114. Larivière, V., Gibgras, Y. & Archambault, E. The decline in the concentration of citations, 1900–2007. J. Assoc. Inform. Sci. Tech., 2009, 60, 858-8625. Heneberg, P. Supposedly uncited articles of Nobel laureates and Fields medalists can be prevalently attributed to the errors of omission and commission. J. Am. Soc. Inf. Sci. Tech., 2013, 64, 448-454.6. Einstein A., Podolsky B., & Rosen N. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? Phys. Rev., 1935, 47, 7777. Kucherlapati, R. S., Faber, H. E., Poulik M. D., Ruddle, F. H. & Smithies, O. Assignment of the gene for beta-2-microglobulin to human chromosome 15. Cytogenet. Cell Genet., 1976, 16, 178-180(本文由氘氘斋供稿)

来源: X-MOL 2018-01-05

12期封面,带你回顾Nature Materials的2017

2017已经过去,今天我们就用12期封面,来简单回顾一下“Nature Materials 的2017”。一月过去的十年中,用于生产太阳能燃料(solar fuel,即直接或间接利用太阳能制备的合成燃料)的硅基光电极受到广泛关注。但是硅易遭腐蚀,这为硅基光电极的实际应用提出了严峻的挑战。美国德州大学奥斯汀分校的Li Ji等研究者利用局部介质击穿(dielectric breakdown),提出了一个改善金属-氧化物-半导体光电极性能的通用方法,可兼顾稳定性和效率。而且金属氧化物层还可起到薄膜增透涂层的作用,增加光吸收效率。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Localized dielectric breakdown and antireflection coating in metal–oxide–semiconductor photoelectrodesNat. Mater., 2017, 16, 127-131, DOI: 10.1038/nmat4801二月从过渡金属二硫属化物(TMDCs)到Xenes,以及它们与其他2D或非2D材料在范德华异质结构中的组合,这些层状材料在近期的研究中展现出了引人瞩目的基本性质,并拓宽了2D材料家族的应用范围。美国西北大学的Mark C. Hersam等人综述了新兴的混合维度(2D + nD,其中n为0、1或3)范德华异质结构器件的现状,以及面临的挑战和机遇。美国明尼苏达大学的Tony Low等人则回顾了与层状2D材料极化激元有关的新进展,并梳理了大量二维材料中的极化模式,及其光学光谱性质、品质因数和应用空间。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Mixed-dimensional van der Waals heterostructuresNat. Mater., 2017, 16, 170-181, DOI: 10.1038/nmat4703原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Polaritons in layered two-dimensional materialsNat. Mater., 2017, 16, 182-194, DOI: 10.1038/nmat4792三月制备金属有机框架(MOF)的取向结晶膜是MOF应用于诸如光学、微电子学、微流体学和传感等领域的关键步骤。然而,直接合成具有受控晶体取向的MOF膜仍是一个重大挑战。奥地利格拉茨技术大学的Paolo Falcaro和日本大阪府立大学的Masahide Takahashi等研究者,使用结晶氢氧化铜作为衬底,采用异质外延生长(heteroepitaxial growth)方法在温和条件下一步快速制备厘米级的取向多晶MOF膜。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Centimetre-scale micropore alignment in oriented polycrystalline metal–organic framework films via heteroepitaxial growthNat. Mater., 2017, 16, 342-348, DOI: 10.1038/nmat4815四月在由磁性纳米片的胶体分散体形成的流体手性铁磁体中,美国科罗拉多大学波尔得分校的Ivan I. Smalyukh等研究者在实验中实现了静态三维拓扑孤子(3D topological solitons),并对它们进行了数值模拟。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Static three-dimensional topological solitons in fluid chiral ferromagnets and colloidsNat. Mater., 2017, 16, 426-432, DOI: 10.1038/nmat4826五月磷光体转换白光发光二极管是用于照明、高科技显示器和电子设备的高效光源,目前所面临的最大问题之一是磷光体的热淬灭。韩国全南国立大学Won Bin Im等人报道了一种具有发光补偿机制的发蓝光磷光体,即使在200 ℃下也没有发生热淬灭。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A zero-thermal-quenching phosphorNat. Mater., 2017, 16, 543-550, DOI: 10.1038/nmat4843六月宿主识别和免疫介导的对生物材料的异物反应,会损害植入的医疗装置的性能。美国麻省理工学院Daniel G. Anderson等研究者通过研究啮齿动物和非人类灵长类动物对不同类型的生物材料植入物的免疫应答,发现集落刺激因子-1受体(colony stimulating factor-1 receptor,CSF1R)是异物反应的重要介质,也是纤维化抑制的可能靶标。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Colony stimulating factor-1 receptor is a central component of the foreign body response to biomaterial implants in rodents and non-human primatesNat. Mater., 2017, 16, 671-680, DOI: 10.1038/nmat4866七月两步成核途径在多种材料中都已有报道,其中无序无定形或高密度的液态先于结晶相出现,不过对这些途径的动力学却知之甚少。美国太平洋西北国家实验室(PNNL)的Chun-Long Chen和James J. De Yoreo等人使用原子力显微镜直接观察序列确定的仿生聚合物的结晶过程,发现结晶机制由分子结构决定。在一个可直接形成结晶颗粒的序列中加入疏水片段,晶体形成过程就转变成了两步途径。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Tuning crystallization pathways through sequence engineering of biomimetic polymersNat. Mater., 2017, 16, 767-774, DOI: 10.1038/nmat4891八月模仿生物系统复杂而有效的行为,是科学家们追求已久的目标。英国布里斯托大学Stephen Mann等人收到细胞吞噬作用(phagocytosis)的启发,在合成原细胞中实现了自驱动的磁性Pickering乳液(MPE)液滴选择性地摄入稍小的氧化硅胶体体(colloidosome)。这种人工吞噬作用可以选择性递送和释放胶体体中的水溶性“货物”,还有可能与MPE液滴内的酶活性相偶联。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Phagocytosis-inspired behaviour in synthetic protocell communities of compartmentalized colloidal objectsNat. Mater., 2017, 16, 857-863, DOI: 10.1038/nmat4916九月英国圣安德鲁斯大学的Malte C. Gather和德国海德堡大学的Jana Zaumseil等人使用微腔集成发光场效应晶体管中的半导体单壁碳纳米管(SWCNTs),实现了室温下激子-极化激元(exciton-polaritons)的高电流密度电泵浦和近红外调谐。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Electrical pumping and tuning of exciton-polaritons in carbon nanotube microcavitiesNat. Mater., 2017, 16, 911-917, DOI: 10.1038/nmat4940十月心脏修复通常需要使用创伤较大的手术来植入修复材料。加拿大多伦多大学Milica Radisic等人报道了一种可注射的形状记忆心脏修复材料,在大鼠心肌梗塞模型中有与常规手术相似的效果。在大型动物模型(猪)中,这种基于可生物降解高分子的修复材料的微创植入也得到了验证。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Flexible shape-memory scaffold for minimally invasive delivery of functional tissuesNat. Mater., 2017, 16, 1038-1046, DOI: 10.1038/nmat4956十一月当前MOF的研究几乎都集中在晶体结构上。英国剑桥大学的Thomas D. Bennett和法国巴黎文理研究大学的François-Xavier Coudert等人用中子和X射线散射研究了熔点之上的沸石咪唑酯骨架材料的结构和孔隙率,发现在形成MOF液体时,MOF的化学构型、配位键和孔隙都还仍然存在。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Liquid metal–organic frameworksNat. Mater., 2017, 16, 1149-1154, DOI: 10.1038/nmat4998十二月力学生物学最近的一些发展揭示了材料生物物理因素如何调节细胞的粘附、干性、基质沉积以及如何利用它们来理解疾病的进展。瑞士苏黎世联邦理工学院的Daniel J. Müller等人发现在细胞粘附开始阶段,成纤维细胞通过加强整合素介导的纤维连接蛋白粘附来响应力学负载。清华大学医学院的杜亚楠(Yanan Du)等人报道了肝窦毛细血管过程中通过胶原纤维传递的机械力学刺激信号在促进肝脏纤维化发展中的作用和机制,并且提出了抗肝脏纤维化的精准干预策略。美国斯坦福大学的Ovijit Chaudhuri等人使用应力随着时间的推移而弛豫的粘弹性水凝胶,研究了弹性应力弛豫对软骨细胞软骨基质形成的影响。同是斯坦福大学的Sarah C. Heilshorn等人则发现,在没有细胞骨架张力产生的情况下,基质重塑是一个新发现的在3D水凝胶中保持神经祖细胞干性的策略。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Fibronectin-bound α5β1 integrins sense load and signal to reinforce adhesion in less than a second Nat. Mater., 2017, 16, 1262-1270, DOI: 10.1038/nmat5023原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Mechanotransduction-modulated fibrotic microniches reveal the contribution of angiogenesis in liver fibrosisNat. Mater., 2017, 16, 1252-1261, DOI: 10.1038/nmat5024原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Mechanical confinement regulates cartilage matrix formation by chondrocytesNat. Mater., 2017, 16, 1243-1251, DOI: 10.1038/nmat4993原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Maintenance of neural progenitor cell stemness in 3D hydrogels requires matrix remodellingNat. Mater., 2017, 16, 1233-1242, DOI: 10.1038/nmat5020

来源: X-MOL 2017-12-31

12期封面,带你回顾Nature Chemistry的2017

2017年即将过去,今天我们就用12期封面,来简单回顾一下“Nature Chemistry 的2017”。一月相比于金属-有机骨架(MOF)结构,分子晶体中缺少定向的分子间强配位作用,因而难以实现晶体孔径尺寸及连通性的有效调控,网络延展结构合成的例子也十分少见。手性识别可以实现分子间的定向相互作用,常用于控制较大结构的模块化组装。英国利物浦大学的Andrew Cooper与南安普敦大学的Graeme Day等人便利用这种策略实现了多孔有机笼分子的有序组装,形成一维多孔纳米管与三维菱形柱撑多孔网络结构。晶体结构可通过晶格能的计算及筛选进行合理调控,由此提供了一种快速评估候选分子结构单元的有效方案。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Reticular synthesis of porous molecular 1D nanotubes and 3D networksNat. Chem., 2017, 9, 17, DOI: 10.1038/nchem.2663二月利用化学合成手段设计具有仿生功能的胶体物质为实现人造原细胞(protocell)结构奠定了基础。尽管人们已实现了几种新型原细胞的构建,但合成原细胞群并模拟其群体行为的研究却十分少见。英国布里斯托大学Stephen Mann等人通过静电相互作用,实现了蛋白酶团聚微粒(“杀手”)与蛋白质-聚合物微囊(“猎物”)之间的人工“掠食行为”,蓝色的蛋白酶团聚微粒通过蛋白酶诱导的蛋白质-聚合物膜裂解攻击猎物,与此同时释放负载的葡聚糖、单链DNA、铂纳米颗粒等。该工作为发展人造原细胞群的相互作用开辟了道路,并为研究软物质微小区域系统及合成原细胞群中的群体行为提供了重要策略。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Predatory behaviour in synthetic protocell communitiesNat. Chem., 2017, 9, 110, DOI: 10.1038/nchem.2617三月基于热力学的方法(例如分子对接)在候选药物的虚拟筛选中已卓见成效,但要提高计算机辅助的、基于结构的药物设计的成功率,发展新的方法仍旧十分重要。西班牙巴塞罗那大学的Xavier Barril等人开发了一种基于结构稳定性的药物筛选模式,通过动态脱离(dynamic undocking,DUck)的快速计算方法来计算破坏最重要的受体接触所需的功。他们还结合对接与分离策略筛选了可能作用于分子伴侣和肿瘤靶标Hsp90的大量分子。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Dynamic undocking and the quasi-bound state as tools for drug discoveryNat. Chem., 2017, 9, 201, DOI: 10.1038/nchem.2660四月到底是什么化学和物理过程结合在一起形成了第一个生命系统?这是无数科学家希望弄明白,但可能永远无法弄明白的问题。最近在许多不同领域取得的一些进展,例如合成、物理化学和生物化学等,为这一问题提供了一些线索。英国伦敦大学学院的Matthew W. Powner等四个科学家团队的工作探讨了RNA的起源及与其所涉及生物学过程相关的小分子,为早期地球的组成和地球生命起源等问题提供了新的见解。封面图片描绘的是设想中的早期地球上RNA复制的过程。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A prebiotically plausible synthesis of pyrimidine β-ribonucleosides and their phosphate derivatives involving photoanomerizationNat. Chem., 2017, 9, 303, DOI: 10.1038/nchem.2664原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Prebiotic synthesis of phosphoenol pyruvate by α-phosphorylation-controlled triose glycolysisNat. Chem., 2017, 9, 310, DOI: 10.1038/nchem.2624原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A viscous solvent enables information transfer from gene-length nucleic acids in a model prebiotic replication cycleNat. Chem., 2017, 9, 318, DOI: 10.1038/nchem.2628原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Simple peptides derived from the ribosomal core potentiate RNA polymerase ribozyme functionNat. Chem., 2017, 9, 325, DOI: 10.1038/nchem.2739五月细胞膜是生物系统的重要组成部分,它们具有多种关键功能,包括分隔化学反应以及形成浓度梯度。作为化学信号的分子和离子必须转运穿过细胞膜以介导一系列细胞功能。美国麻省理工学院的Edward S. Boyden等四个科学家团队的工作研究了如何通过人工方法穿过细胞膜的脂质双层转运化学信息。封面图片展示的是一种合成的跨膜孔——由α螺旋肽自组装形成。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A monodisperse transmembrane α-helical peptide barrelNat. Chem., 2017, 9, 411, DOI: 10.1038/nchem.2647原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ligand-modulated conformational switching in a fully synthetic membrane-bound receptorNat. Chem., 2017, 9, 420, DOI: 10.1038/nchem.2736原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Controlled membrane translocation provides a mechanism for signal transduction and amplificationNat. Chem., 2017, 9, 426, DOI: 10.1038/nchem.2678原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Engineering genetic circuit interactions within and between synthetic minimal cellsNat. Chem., 2017, 9, 431, DOI: 10.1038/nchem.2644六月无膜细胞器通过无序蛋白的相分离过程形成,参与多种重要的细胞功能,然而人们对形成类似的人工多组分结构的研究还十分有限。美国杜克大学的Nick Carroll和Gabriel López的联合团队提出了通过液滴微环境中无序蛋白的相分离形成不同人工细胞器的设计原则。封面图片展示了一个多层团聚体,每层由不同的蛋白相形成。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Programming molecular self-assembly of intrinsically disordered proteins containing sequences of low complexityNat. Chem., 2017, 9, 509, DOI: 10.1038/nchem.2715七月生物系统中的催化过程通常涉及“安排巧妙”的生物大分子内及分子间的超分子相互作用,以在空间与时间层面上调控细胞反应。不过,在合成大分子系统中要模仿这种巧妙安排却相当有挑战。美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Jianjun Cheng和康涅狄格大学的Yao Lin等人报道了具有空间α-螺旋结构的多肽大分子用于自催化合成过程。该催化体系由包含高密度引发基团的线性聚降冰片烯骨架构成,形成的α-螺旋可以带来相邻链大偶极之间的协同相互作用,并显著提高聚合速率。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Cooperative polymerization of α-helices induced by macromolecular architectureNat. Chem., 2017, 9, 614, DOI: 10.1038/nchem.2712八月主链包含金属的线性聚合物有作为“分子电线”的潜力,表现出吸引人的磁性质与电性质。聚金属茂是一类重要的金属聚合物,但金属与配体间结合较强,因而仅表现出了静态性质。英国布里斯托大学的Ian Manners等人发现镍与环戊二烯基的相互作用较弱,由此设计了中等张力的基于二茂镍的金属聚合物。尽管在短时间尺度上观察到了静态行为,但是在长时间尺度上表现的却是动态性质。这种金属聚合物可以容易地解聚并重新聚合(如封面图片所示),或许可以用于数据存储等领域。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Main-chain metallopolymers at the static–dynamic boundary based on nickeloceneNat. Chem., 2017, 9, 743, DOI: 10.1038/nchem.2743九月合理地选择配体在设计过渡金属催化剂时十分重要,不同配体会通过空间结构及电子特性等因素影响催化剂的催化性能。尽管人们已建立了膦配体参考体系,考察其不同参数对低价过渡金属催化剂活性的影响,但对于高价金属催化体系的研究却存在明显的空白。美国密歇根州立大学的Aaron Odom教授发展了一套新的考量标准研究高价过渡金属物种的催化活性,能基于容易获得的参数推测新催化剂的速率常数配体中的电子参数(如封面图片所示),甚至可以为机理研究提供重要的信息。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Quantifying ligand effects in high-oxidation-state metal catalysisNat. Chem., 2017, 9, 837, DOI: 10.1038/nchem.2843十月Tubingensin B是一种具有二取代咔唑单元的吲哚二萜类化合物,该天然产物包含五个立体中心,其中三个为季碳中心,与此同时还存在官能化的[3.2.2]桥连双环结构,在合成中极具挑战性。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Neil Garg教授通过构建关键的瞬态芳香炔中间体,实现了Tubingensin B简洁高效的对映选择性全合成。在合成研究中,他们完成了咔唑炔的环化,通过Rh催化的裂解反应完成了天然产物中七元环与邻位季碳手性中心的构建,并以后期的自由基环化过程引入桥环结构(点击阅读详细)。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Total synthesis of (–)-tubingensin B enabled by the strategic use of an aryne cyclizationNat. Chem., 2017, 9, 944, DOI: 10.1038/nchem.2801十一月尽管人们已在分子水平上实现了多种复杂拓扑结构的构建,但纳米级的微观编织结构仍旧难以实现,目前仅有少数借助金属模板合成双轴编织分子的工作报道。瑞士苏黎世联邦理工学院的Helma Wennemers教授通过自组装的方法设计了三轴超分子网络编织结构。每条轴线由包含刚性低聚脯氨酸链段与两组苝-单酰亚胺发色团的结构单元自组装形成,轴线末端通过π-π堆积相互作用形成具有交替朝向的空隙,并通过CH-π相互作用形成编织结构的交叉结点,由此产生微米尺度的超分子网络编织结构更为稳定,可用于负载铱纳米颗粒(点击阅读详细)。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A triaxial supramolecular weaveNat. Chem., 2017, 9, 1068, DOI: 10.1038/nchem.2823十二月蛋白质参与的催化过程涉及侧链、底物和辅助因子在原子层面的相互作用,而从头设计具有精确预期结构的小分子结合蛋白仍旧具有挑战性。美国杜克大学的David Beratan、Michael Therien及加州大学旧金山分校的William DeGrado带领的团队完全依靠第一性原理设计了一种新型的蛋白质PS1,该蛋白质可以在高达100 ℃的温度下与高度缺电子的非天然卟啉结合。holo-PS1在亚Å量级高分辨率下观察的结构与预期结构一致。他们的秘诀是设计一个远端蛋白核心,包含一个预先安排好的结合卟啉辅助因子的柔性结合位点。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):De novo design of a hyperstable non-natural protein–ligand complex with sub-Å accuracyNat. Chem., 2017, 9, 1157, DOI: 10.1038/nchem.2846

来源: X-MOL 2017-12-30

全国第四轮学科评估结果出炉(附化学材料领域名单)

近日,教育部学位与研究生教育发展中心正式发布了全国第四轮学科评估结果。第四轮评估于 2016 年在 95 个一级学科范围内开展(不含军事学门类等 16 个学科),共有 513 个单位的 7449 个学科参评。与前几届学科评估不同的是,本轮学科评估结果按照百分位确定等级,淡化分数和名次,具体包括:结果分为 ABC 三类共九档;不公布分数且不排名次;仅公布排位前 70% 的数据。全国高校学科评估结果(注:评估结果相同的高校排序不分先后,按学校代码排列。)一级学科代码及名称:0703 化学评估结果:A+10001 北京大学10003 清华大学10358 中国科学技术大学评估结果:A10055 南开大学10183 吉林大学10246 复旦大学10384 厦门大学评估结果:A-10248 上海交通大学10284 南京大学10335 浙江大学10386 福州大学10486 武汉大学10532 湖南大学10558 中山大学10610 四川大学评估结果:B+10010 北京化工大学10027 北京师范大学10200 东北师范大学10247 同济大学10251 华东理工大学10269 华东师范大学10285 苏州大学10422 山东大学10459 郑州大学10487 华中科技大学10511 华中师范大学10635 西南大学10697 西北大学10718 陕西师范大学10730 兰州大学评估结果:B10008 北京科技大学10108 山西大学10141 大连理工大学10145 东北大学10319 南京师范大学10370 安徽师范大学10426 青岛科技大学10445 山东师范大学10476 河南师范大学10533 中南大学10542 湖南师范大学10561 华南理工大学10574 华南师范大学10673 云南大学11117 扬州大学评估结果:B-10075 河北大学10118 山西师范大学10126 内蒙古大学10212 黑龙江大学10255 东华大学10270 上海师范大学10357 安徽大学10403 南昌大学10414 江西师范大学10475 河南大学10530 湘潭大学10602 广西师范大学10699 西北工业大学10736 西北师范大学10755 新疆大学11414 中国石油大学评估结果:C+10002 中国人民大学10019 中国农业大学10028 首都师范大学10140 辽宁大学10165 辽宁师范大学10213 哈尔滨工业大学10280 上海大学10345 浙江师范大学10346 杭州师范大学10351 温州大学10394 福建师范大学10524 中南民族大学10559 暨南大学10698 西安交通大学11658 海南师范大学评估结果:C10065 天津师范大学10094 河北师范大学10184 延边大学10287 南京航空航天大学10291 南京工业大学10299 江苏大学10338 浙江理工大学10373 淮北师范大学10423 中国海洋大学10427 济南大学10446 曲阜师范大学10491 中国地质大学10512 湖北大学10534 湖南科技大学10560 汕头大学10611 重庆大学评估结果:C-10186 长春理工大学10203 吉林师范大学10231 哈尔滨师范大学10288 南京理工大学10290 中国矿业大学10320 江苏师范大学10385 华侨大学10490 武汉工程大学10513 湖北师范大学10657 贵州大学10691 云南民族大学11258 大连大学11646 宁波大学一级学科代码及名称:0805 材料科学与工程评估结果:A+10003 清华大学10006 北京航空航天大学10497 武汉理工大学评估结果:A10008 北京科技大学10213 哈尔滨工业大学10248 上海交通大学10335 浙江大学10699 西北工业大学评估结果:A-10007 北京理工大学10010 北京化工大学10056 天津大学10145 东北大学10358 中国科学技术大学10533 中南大学10561 华南理工大学10610 四川大学10698 西安交通大学评估结果:B+10005 北京工业大学10141 大连理工大学10183 吉林大学10216 燕山大学10246 复旦大学10247 同济大学10251 华东理工大学10255 东华大学10280 上海大学10284 南京大学10285 苏州大学10291 南京工业大学10422 山东大学10459 郑州大学10487 华中科技大学10611 重庆大学90002 国防科技大学评估结果:B10055 南开大学10080 河北工业大学10217 哈尔滨工程大学10286 东南大学10287 南京航空航天大学10288 南京理工大学10299 江苏大学10359 合肥工业大学10384 厦门大学10488 武汉科技大学10530 湘潭大学10532 湖南大学10558 中山大学10613 西南交通大学10614 电子科技大学10674 昆明理工大学10700 西安理工大学10703 西安建筑科技大学评估结果:B-10058 天津工业大学10060 天津理工大学10110 中北大学10112 太原理工大学10142 沈阳工业大学10289 江苏科技大学10403 南昌大学10426 青岛科技大学10427 济南大学10464 河南科技大学10486 武汉大学10491 中国地质大学10708 陕西科技大学10731 兰州理工大学11414 中国石油大学11845 广东工业大学评估结果:C+10109 太原科技大学10150 大连交通大学10186 长春理工大学10190 长春工业大学10214 哈尔滨理工大学10337 浙江工业大学10360 安徽工业大学10385 华侨大学10386 福州大学10408 景德镇陶瓷大学10490 武汉工程大学10512 湖北大学10619 西南科技大学10657 贵州大学10701 西安电子科技大学10702 西安工业大学10730 兰州大学11065 青岛大学评估结果:C10004 北京交通大学10079 华北电力大学10128 内蒙古工业大学10222 佳木斯大学10290 中国矿业大学10292 常州大学10294 河海大学10295 江南大学10338 浙江理工大学10356 中国计量大学10357 安徽大学10406 南昌航空大学10423 中国海洋大学10589 海南大学10590 深圳大学10595 桂林电子科技大学10596 桂林理工大学10615 西南石油大学评估结果:C-10015 北京印刷学院10081 华北理工大学10144 沈阳理工大学10146 辽宁科技大学10149 沈阳化工大学10153 沈阳建筑大学10407 江西理工大学10424 山东科技大学10460 河南理工大学10500 湖北工业大学10559 暨南大学10593 广西大学10710 长安大学10856 上海工程技术大学10878 安徽建筑大学11035 沈阳大学11660 重庆理工大学90038 海军工程大学一级学科代码及名称:0817 化学工程与技术评估结果:A+10056 天津大学10251 华东理工大学评估结果:A10003 清华大学10010 北京化工大学10141 大连理工大学10291 南京工业大学10335 浙江大学评估结果:A-10007 北京理工大学10213 哈尔滨工业大学10288 南京理工大学10337 浙江工业大学10561 华南理工大学10610 四川大学11414 中国石油大学评估结果:B+10080 河北工业大学10112 太原理工大学10248 上海交通大学10286 东南大学10290 中国矿业大学10295 江南大学10384 厦门大学10426 青岛科技大学10459 郑州大学10490 武汉工程大学10533 中南大学10611 重庆大学10615 西南石油大学10697 西北大学10698 西安交通大学评估结果:B10005 北京工业大学10148 辽宁石油化工大学10149 沈阳化工大学10216 燕山大学10220 东北石油大学10285 苏州大学10359 合肥工业大学10386 福州大学10427 济南大学10488 武汉科技大学10530 湘潭大学10532 湖南大学10593 广西大学10708 陕西科技大学11845 广东工业大学评估结果:B-10108 山西大学10110 中北大学10128 内蒙古工业大学10146 辽宁科技大学10183 吉林大学10190 长春工业大学10217 哈尔滨工程大学10259 上海应用技术大学10292 常州大学10385 华侨大学10403 南昌大学10433 山东理工大学10755 新疆大学10759 石河子大学评估结果:C+10011 北京工商大学10057 天津科技大学10058 天津工业大学10060 天津理工大学10082 河北科技大学10142 沈阳工业大学10256 上海电力大学10280 上海大学10299 江苏大学10360 安徽工业大学10422 山东大学10462 郑州轻工业学院10497 武汉理工大学10589 海南大学评估结果:C10081 华北理工大学10188 东北电力大学10255 东华大学10298 南京林业大学10361 安徽理工大学10423 中国海洋大学10424 山东科技大学10558 中山大学10657 贵州大学10674 昆明理工大学10705 西安石油大学10730 兰州大学10731 兰州理工大学11072 江汉大学评估结果:C-10008 北京科技大学10145 东北大学10152 大连工业大学10166 沈阳师范大学10212 黑龙江大学10214 哈尔滨理工大学10270 上海师范大学10431 齐鲁工业大学10475 河南大学10564 华南农业大学10614 电子科技大学10616 成都理工大学10622 四川理工学院10712 西北农林科技大学10732 兰州交通大学11065 青岛大学科研单位的学科评估结果本次共有 16 家科研院所的 66 个学科、5 家党校的 20 个学科和中国科学院大学的 48 个学科申请参加了评估(注:同学科评估结果相同的单位排序不分先后,按单位代码排列)。一级学科代码及名称:0703 化学评估结果:A+14430 中国科学院大学评估结果:C82801 中国原子能科学研究院一级学科代码及名称:0805 材料科学与工程评估结果:A14430 中国科学院大学评估结果:C86401 昆明贵金属研究所http://news.gmw.cn/2017-12/29/content_27217056.htmhttp://mp.weixin.qq.com/s/VtGYXq0Dh0JLQ2mLXIBxrA

来源: X-MOL 2017-12-29

Science评出2017十大“年度突破”

作为顶级科学杂志,在每年年底Science 都会公布当年科学研究的十大“年度突破(Breakthrough of the year)”,今年也不例外。不知道大家是否还记得2016十大年度突破(点击阅读相关)?去年的魁首——“引力波的发现”,借助红火的社交媒体,几乎成为史上最接地气、流行程度最广的天体物理及广义相对论概念。今年排名第一的年度突破——“双中子星合并”,也与引力波有关。说个题外话,Science 杂志给的官方名称为“Cosmic convergence”,还挺文艺,姑且翻译为“宇宙大会师”吧。本图及以下图片均来源于Science随后的几项突破分别是:获得今年化学诺奖(点击阅读相关)的冷冻电镜(“Life at the atomic level”)、中微子探测(“A tiny detector for the shiest particles”)、发现30万年前智人头骨化石(“Deeper roots for Homo sapiens”)、单碱基基因编辑(“Pinpoint gene editing”)、生物预印本网站的快速发展(“Biology preprints take off”)、广谱抗癌药获批(“A cancer drug's broad swipe”)、类人猿新种的发现(“A new great ape species”)、270万年前的地球大气(“Earth's atmosphere 2.7 million years ago”)、基因治疗的胜利(“Gene therapy triumph”)。先不着急展开,看一看官方视频先。视频来源:Science1. 双中子星合并(“Cosmic convergence”)2017年8月17日,世界各地的科学家首次见证了一个激动人心的天文事件:1.3亿光年之外的宇宙深处,两颗中子星相互盘旋,最终合并,并引发了波澜壮阔的大爆炸。这一事件中,科学家们一样检测到了引力波,另外还检测到了短时伽玛暴(gamma ray burst)。后者也支持了有着25年历史的一个假说——中子星并合会产生短时伽玛暴。这一天文事件以及之后的研究,证实了几个关键的天体物理模型,揭示了许多重元素的产生地,并以前所未有的方式检验了广义相对论。位列榜首,可以说是名至实归。参考文献:B. P. Abbott et al., GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral, Physical Review Letters, Vol. 119, p. 161101, 16 October 2017B. P. Abbott et al., Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger, The Astrophysical Journal Letters, Vol. 848, p.1, 16 October 2017A. Cho, Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show, Science, 16 October 2017不过有意思的是,Science 网站同时还办了个“People's Choice”,即让Science 网站的访问者们对“年度突破”的候选名单进行票选。在选出前四的第一轮投票中,“双中子星合并”就惨遭淘汰。决定头名的第二轮,收到的选票超过1.2万张,读者选中的头名是“基因治疗的胜利”,而这一突破在Science 的评选中仅仅名列最后一位。2. 冷冻电镜(“Life at the atomic level”)冷冻电镜(cryo-EM)技术获得2017年诺贝尔化学奖(点击阅读相关)时,诺奖委员会给出的获奖理由是让科学家们能高效率地以原子级分辨率获得溶液中生物分子的三维结构。冷冻电镜技术不需要结晶,很多难以结晶的大分子复合物也能成为研究对象,范围大大扩展;样品量小制备快,可重复性高;可解析天然、动态的结构,非常适合生物分子。今年,这项技术帮助科学家在多项研究中获得重要进展,包括剪接体、重塑细胞膜相关蛋白质、修复DNA中断裂的酶、阿尔兹海默症关键蛋白等等。参考文献:E. Stokstad and R. F. Service, A cold, clear view of life wins chemistry Nobel, Science, 4 October 20173. 中微子探测(“A tiny detector for the shiest particles”)今年,物理学家以一种新的方式轰击原子核,发现了最“害羞”的亚原子粒子——中微子(neutrino)。求之不得长达40年,现金终于得成正果。亚原子粒子的探索一般需要大型甚至巨型的仪器设备,中微子的发现却是个异类,物理学家使用一种便携式探测器取得了上述成就,探测器重量仅为14.6千克,和一台家用微波炉差不多。参考文献:D. Akimov et al., Observation of coherent elastic neutrino-nucleus scattering, Science, Vol. 357, p. 1123, 15 September 20174. 发现30万年前智人头骨化石(“Deeper roots for Homo sapiens”)这一发现与我们每个人都有关。在生物学分类中,我们现代人属于“人”属“智人”种(Homo sapiens)。目前通常认为最早的智人骨骼化石的历史在20万年左右,而今年,一个摩洛哥山洞里被长期忽视的头骨化石,将智人的历史记录向前推了10万年,达到了令人震惊的30万年。参考文献:J. Hublin et al., New fossils from Jebel Irhoud, Morocco and the pan-African origin of Homo sapiens, Nature, Vol. 546, p. 289, 8 June 20175. 单碱基基因编辑(“Pinpoint gene editing”)目前发现有超过6万个遗传突变与人类疾病有关,其中将近3.5万个是由最微小的错误造成——基因组特定位点的单个DNA碱基发生突变。今年,科学家发展了一项名为碱基编辑的新技术,以纠正这种点突变,不仅适用于DNA,也适用于RNA。科学家已经开始在医疗领域运用这一技术。哈佛大学的David Liu等人改进了火热的CRISPR基因编辑工具,可解开但不切割DNA,用化学方法替换一个碱基。去年他们可以将胞嘧啶(C)替换为胸腺嘧啶(T),今年他们又实现了将鸟嘌呤(G)替换为腺嘌呤(A)。而博德研究所(Broad Institute)的张锋团队实现了RNA中的鸟嘌呤(G)替换为腺嘌呤(A)。科学家还通过在人类胚胎中纠正了一个疾病相关的点突变来证明碱基编辑的力量,虽然并不总能成功,但还是证明了这一技术的巨大潜力。参考文献:N. Gaudelli et al., Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage, Nature, Vol. 551, p. 464, 23 November 2017D. Cox et al., RNA editing with CRISPR-Cas13, Science, 10.1126/science.aaq0180, 25 October 2017H. Ma et al., Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos, Nature, Vol. 548, p. 413, 24 August 20176. 生物预印本网站的快速发展(“Biology preprints take off”)传统的科研论文发表都需要先通过同行评议,但随着快速发表论文需求的增加,预印本服务纷纷设立。预印本论文通常未经过同行评议,物理学领域早在25年前就有了名为“arXiv”预印本服务,但生命科学领域直到4年前才由冷泉港实验室(CSHL)创办了“bioRxiv”。今年四月,陈-扎克伯格基金会(Chan Zuckerberg Initiative)投资支持bioRxiv,加速了预印本服务在学术界的发展势头。参考文献:J. Kaiser, Are preprints the future of biology? A survival guide for scientists, Science, 29 September 20177. 广谱抗癌药获批(“A cancer drug's broad swipe”)由于癌症的复杂性,抗癌药物往往都针对某些特定类型的癌症,比如肺癌、肝癌、胃癌等等。今年5月,美国FDA批准Merck & Co.(注:在美国之外称默沙东)的Keytruda(pembrolizumab)可以用于治疗含“错配修复缺陷(mismatch repair deficiency)”的任何儿童或成人的晚期实体瘤。这意味着,Keytruda成为首个基于作用靶点而非癌症类型的抗癌药物,无论细胞癌变发生在胰腺、结肠、甲状腺还是其他十几种组织,只要涉及错配修复缺陷,均可使用Keytruda治疗。广谱抗癌药Keytruda并不是一个全新的药物,之前已经获批用于治疗黑色素瘤和数种其他肿瘤类型。参考文献:D. Le, et. al., PD-1 blockade in tumors with mismatch-repair deficiency, The New England Journal of Medicine, Vol. 372, p. 2509, 30 May 2015D. Le et al., Mismatch-repair deficiency predicts response of solid tumors to PD-1 blockade, Science, 10.1126/science.aan6733, 8 June 20178. 类人猿新种的发现(“A new great ape species”)在发现类人猿Pongo tapanuliensis 之前,科学家们已经有90年没有新发现过仍然还存活的属于人科(Hominidae)的动物物种了。Pongo tapanuliensis 这个新“种(species)”发现于印度尼西亚的一片濒危的森林中,种群很小,仅剩800只左右。随着森林砍伐导致的栖息地缩小以及人类的捕猎,这种新类人猿生存形势令人担忧。参考文献:A. Nater et al., Morphometric, Behavioral, and Genomic Evidence for a New Orangutan Species, Current Biology, Vol. 27, p. 3498F, 20 November 20179. 270万年前的地球大气(“Earth's atmosphere 2.7 million years ago”)今年8月,由普林斯顿大学和缅因大学的研究人员领导的一个小组宣布,他们挖掘出了270万年前冻结的南极冰。分析这些古老冰块气泡中的气体,科学家们将直接的地球气候记录向前推了数百万年,那个时期对于地球历史来说非常重要。参考文献:P. Voosen, Record-shattering 2.7-million-year-old ice core reveals start of the ice ages, Science, 15 August 201710. 基因治疗的胜利(“Gene therapy triumph”)今年的一个小型临床试验所取得的巨大成功,推动了基因治疗领域的发展。研究人员报告说,他们通过在脊髓神经元中添加一个缺失的基因,挽救了一个罹患1型脊髓性肌萎缩症的婴儿的生命(上图)。该病是一种遗传性的神经肌肉疾病,如果不及时治疗,患者会在2岁左右死亡。这种基因治疗技术使用一种被称为腺伴随病毒(adeno-associated virus,AAV)的无害病毒为载体,将患者所缺少的目标基因转运到靶细胞中。另外,就在几天前,美国FDA还批准了首个治疗罕见遗传性疾病导致失明的基因治疗方法。参考文献:J. Kaiser, Gene therapy’s new hope: A neuron-targeting virus is saving infant lives, Science, 1 November 2017J. Mendell et al., Single-Dose Gene-Replacement Therapy for Spinal Muscular Atrophy, The New England Journal of Medicine, Vol. 377, p. 1713, 2 November 2017今年的十大“年度突破”就是这样了,十项之中有七项与生命科学相关,难道“生命科学的世纪”终于到来了?原文:http://vis.sciencemag.org/breakthrough2017/finalists/

来源: X-MOL 2017-12-22
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