北京工业大学李建荣教授课题组近年来工作概览

构筑高稳定MOFs,推进其在食品安全、环境及能源领域的应用新材料的发展推动着诸多技术的进步。金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks, 简称MOFs)是由无机金属离子和有机配体通过配位键构筑而成的一类新型多孔功能材料。由于具有大的比表面积、持久的多孔性、孔道结构及性能易调、功能性质独特等特点,MOFs在诸多领域具有极大的潜在应用价值。尽管目前已有数万种MOFs被报道,但由于配位键的本质特征,大部分MOFs的化学稳定性,尤其是水及酸碱稳定性较差,严重制约了这类新材料的实际应用。在此背景下,北京工业大学李建荣教授课题组近年来设计并合成了系列在水、酸、碱,甚至强酸或强碱下稳定的MOFs,发展了提高MOF稳定性的方法,并探索了它们在食品安全、环境和能源相关领域的应用,功效良好,推动了这类材料应用探索的进程。相关结果发表在Nature Energy、Nature Commun.、Chem、J. Am. Chem. Soc.、Chem. Rev.等期刊上。1、多策略构筑高稳定MOFs影响MOF化学稳定性的因素是多方面的,高稳定MOFs的构筑受到极大的关注。常用的策略有:(1)利用高稳定的配位键构筑MOFs;(2)在MOF骨架上引入疏水基团或在MOF颗粒外表面包覆疏水层(如聚合物、疏水性分子、碳等)等。课题组借助羧酸O−Zr(IV)强配位键,构筑了多种基于锆金属离子的MOFs(Zr(IV)-MOFs),这类MOFs孔隙率高,且在“水、沸水、酸”中表现出优异的化学稳定性。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.等上(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 6204, 文章第一作者为课题组2014级博士生王彬)。基于对高稳定Zr(IV)-MOFs的系统研究(从2008年至今),课题组应邀为Chem. Soc. Rev.撰写专题综述(Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 2327,文章第一作者为课题组2013级硕士生白彦)。此外,也构筑了系列基于三价金属离子Al(III)和Cr(III)的高稳定MOFs,其中一例Cr(III)-MOF可在“浓硫酸”中保持稳定,并表现出优异的质子导电性能。相关结果发表在Nature Energy等上(Nature Energy, 2017, 2, 877,文章第一作者为课题组2013级博士生杨帆)。长期以来,构筑高稳定MOFs的研究主要围绕增强配位键展开。然而,其他因素,如配体构型等,也在MOF稳定性上扮演着重要的角色。经过三年多的研究,该课题组发现“配体的刚柔性程度”也决定着MOFs的稳定性,从而提出了“配体刚性化策略”来构筑高稳定MOFs(图1)。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.等上(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 10283,文章第一作者为课题组现博士后吕修亮)。图1. 配体刚性化提高MOF稳定性示意图。通过上述理性设计,制备的系列Zr(IV)-MOFs和Cr(III)-MOFs在“水和酸性”条件下表现出良好的化学稳定性,但这两种MOFs的碱稳定性欠佳。针对这一问题,该课题组通过选用吡唑(Pz)N−Ni(II)强配位键,设计高对称结构,成功制备了多个系列“强碱稳定”的MOFs,其中2例Ni8-Pz MOFs在“沸腾饱和NaOH水溶液”中可保持稳定,是目前已报道的为数不多的最耐碱MOFs之一(图2)。相关结果发表了2篇J. Am. Chem. Soc.(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 914; J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 211, 文章第一作者为课题组2013级博士生吕修亮)。需指出的是,Ni8-Pz MOFs虽然碱稳定性好、结构多样、性能独特,但该类MOFs的研究进展相对缓慢,一个主要原因是其晶体培养困难,结构不易确定。针对这一问题,该课题组从2012年开始,进行了长期探索,通过精确调控反应条件,最近终于突破了这类MOFs单晶样品制备的瓶颈,成功获得了多种Ni8-Pz MOFs的高质量单晶,并表征了其晶体结构。首次实现了使用单晶X射线衍射解析该类MOF的晶体结构,相关结果发表在ACS Mater. Lett.上(ACS Mater. Lett., 2019, 1, 20,文章第一作者为课题组2015级博士生张永正)。图2. 一例卟啉配体Ni8-Pz MOF在沸腾饱和NaOH水溶液中保持结构稳定。2、稳定MOFs在食品安全、环境领域(气和水)的应用探索提升了MOFs在水、酸或碱中的稳定性后,这类材料有望应用到食品安全、环境污染控制等领域。号称世纪之毒的“二恶英(PCDDs)”是一类典型的持久性有机污染物,具有极低水溶性和非常好的脂溶性,可以通过食物链进行富集。因此,一些肉制品、奶制品甚至母乳中均检测出了此类物质的存在。其中,2,3,7,8-四氯代二苯并-对二恶英(TCDD)是迄今为止人类已知毒性最强的污染物,一级致癌物。因此,食品及原材料中PCDDs的检测与去除极为重要。最近课题组在筛选多种MOFs的基础上,设计构筑出一种对PCDDs具有很好检测功效的高稳定MOF,其对包括TCDD在内的两种典型PCDDs分子表现出优异的选择性检测能力(图3),具有潜在应用价值。相关结果发表在Nat. Commun.上(Nat. Commun., 2019, 10, 3861,文章第一作者为课题组2014级博士生王彬)。图3. 一例水稳定Zr(IV)-MOF对二恶英BCDD和TCDD的高效检测。兽药和饲料添加剂常用来治疗动物的细菌感染或促进其生长。然而,这些药物的过量使用会导致其在动物组织中富集,被食用后对人们的健康会造成严重威胁。因此,肉制品以及环境中的兽药及饲料添加剂的检测具有重要的意义。课题组尝试将稳定MOFs用于“兽药”和“饲料添加剂”的检测和吸附去除,取得了一些有意义的结果。制备的一例稳定Al(III)-MOF对15种常用兽药分子表现出优异的检测能力,在兽药残留的广谱检测方面具有潜在的应用价值。相关结果发表在J. Hazard. Mater.上(J. Hazard. Mater., 2020, 382, 121018,文章第一作者为课题组2014级博士生王彬)。此外,还设计合成了两例新的稳定Al(III)-MOFs,其对两种常用有机砷药物分子具有优异的选择性检测性能,在饲料添加剂的选择性检测方面具有潜在的应用前景。相关结果发表在Environ. Sci.: Nano上(Environ. Sci. Nano, 2019, 6, 2759,文章第一作者为课题组2019级博士生吕杰)。食品安全是全世界普遍关注的问题。近年来,MOFs在食品安全领域的应用崭露头角。近期,该课题组与中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所及美国德州农工大学一道,就“MOFs在食品安全领域的研究”进行了总结与展望。从MOF设计和制备基础入手,详细讨论了其合成、结构和多孔性,阐释了它们在样品前处理、目标物分离和传感分析中的核心作用,概述了这类新材料在食品贮藏、包装和污染物去除等方面的应用潜力。并进一步从MOFs设计角度指出了其在食品安全应用中尚需解决的科学问题。综述文章发表在Chem. Rev.上(Chem. Rev., 2019, 119, 10638,第一作者为课题组谢林华副教授和农科院王培龙研究员)。另一方面,我国大城市及其周边地区近年来频繁出现严重的雾霾天气,“大气污染”严重。大气中的挥发性有机物(VOCs)是导致雾霾的元凶之一,其中苯及其衍生物是VOCs的重要组成部分,它们也是主要的室内空气污染物。这类物质对人体危害极大,苯是一级致癌物。研发苯系物高效去除技术及相关材料开发具有重要意义。课题组在筛选大量MOFs的基础上,设计合成出一种新的水稳定Zr(IV)-MOF,其对空气中痕量苯系物表现出极强的吸附作用,去除性能优异,低压下苯吸附能力优于目前已有数据报道的其他吸附剂材料(图4)。相关结果发表在Chem上(Chem, 2018, 4, 1911,文章第一作者为课题组谢林华副教授)。图4. 一例水稳定Zr(IV)-MOF用于吸附去除空气中痕量苯系物示意图。除大气污染外,我国“水污染”也很严重。水中特殊化学污染物的精准检测与高效去除已经成为水污染防控(水净化)的主要研究内容之一。依托北京工业大学“城镇污水深度处理与资源化利用技术”国家工程实验室,课题组在使用稳定MOFs进行水中污染物检测与高效去除方面开展了一些工作,取得了良好的进展。通过在配体上引入疏水功能团,构筑的两例水稳定Zr(IV)-MOFs对水中抗生素分子具有很好的选择性检测能力。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.上(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 6204,文章第一作者为课题组2014级博士生王彬)。此外,多例水稳定Zr(IV)-MOFs、Cu(II)-MOFs也表现出良好的水中金属离子或有机胺的选择性检测与吸附去除功效。相关结果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces等上(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 16650,文章第一作者为课题组2015级博士生何涛;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 27027,文章第一作者为课题组2015级博士生陈亚)。3、稳定MOFs在能源领域的应用探索——“自适应”质子导电燃料电池以其高能量转化效率和零排放特点而备受青睐,其中“质子导电”电解质材料至关重要。商业化产品Nafion及其衍生物、多孔无机材料和无机/聚合物复合材料等在低湿度下往往表现出较低的质子电导率,在某种程度上限制了电池综合性能的提高和实际推广应用。开发宽湿度范围内高电导率且稳定性好的电解质材料意义重大,但极具挑战性。课题组将稳定MOFs用于质子导电,设计制备出一种智能型质子传导MOF,其质子导电性能优异且独特。特别是,该材料可在湿度变化时“自适应”地调节自身结构,以维持用于传递质子的氢键网络完整性,从而确保了其无论在低湿度还是高湿度下都表现出高的质子传导性(图5)。相关结果以封面文章发表在Nature Energy上(Nature Energy, 2017, 2, 877,文章第一作者为课题组2013级博士生杨帆)。图5. 构筑酸稳定结构柔性的Cr(III)-MOF用于质子导电。另外,课题组在MOFs宏量制备、气体选择性吸附与分离、成膜与膜分离方面也开展了一些研究工作,取得了一些有趣的结果(Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 9775; Adv. Mater., 2016, 28, 2374; J. Mater. Chem. A, 2019, DOI: 10.1039/c9ta07278k; ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, 7, 2728; Green Energy & Environment, 2018, 3, 191; Nat. Commun., 2013, 4, 1538; Chem. Rev., 2017, 117, 9674)。导师介绍李建荣https://www.x-mol.com/university/faculty/49832 课题组主页http://mof.bjut.edu.cn/ 个人Publons https://publons.com/researcher/1332218/jian-rong-li/

来源: X-MOL 2019-11-19

河南师范大学郭海明教授课题组近年来工作总结

郭海明教授简介:郭海明,河南师范大学教授、博士生导师,兼任河南省有机功能分子与药物创新重点实验室副主任,河南省药学会常务理事。目前主要研究方向:不对称合成;核苷的选择性结构修饰;分子的荧光标记与荧光识别;核苷类药物的设计与合成。自独立开展工作以来,以第一或通讯作者在SCI期刊上发表论文80余篇。获授权发明专利15项;作为主要完成人,获国家科技进步二等奖1项,河南省科技进步一等奖2项。2017年,入选国家万人计划领军人才;2016年,入选国家中青年科技创新领军人才;2016年,入选享受国务院特殊津贴专家;2015年,入选百千万人才工程国家级人选,并被授予国家有突出贡献中青年专家,2009年,入选教育部新世纪优秀人才支持计划获得者。郭海明教授(前排左七)课题组(一)通过环加成反应对嘌呤碱基的选择性修饰郭海明教授课题组一直致力于核苷化合物的选择性结构修饰,在嘌呤化合物的C6位、C8位、N9位及嘧啶的N-1位的选择性修饰方面都有较为优异的成果,并对部分核苷化合物进行了抗病毒、抗肿瘤活性测试。在核苷化合物的碱基修饰方面,主编《核苷碱基的化学修饰》专著一部,由科学出版社出版并获得国家科学技术学术著作出版基金的资助。结合化学合成中的新方法、新反应、新试剂、新手段,发展了核苷类化合物选择性结构修饰的合成方法学。在发现嘌呤环的N7=C8位可以与D-A环丙烷反式环加成之后,郭海明教授课题组与游书力老师合作开发了通过不对称脱芳构化环加成反应对嘌呤的选择性结构修饰(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 14111);在该课题组之前对苯并噻唑脱芳构化的基础上,又发展了D-A氨基环丙烷与2-取代苯并唑类化合物的不对称脱芳构化反应,得到含有一个季碳手性中心的吡咯并唑类化合物,该部分工作发表于Chem(Chem, 2019, 5, 156-167)。在前部分工作的基础上,该课题组将脱芳构化环加成反应与嘌呤结合,开发了D-A氨基环丙烷对嘌呤化合物的脱芳构化反应,在构筑含嘌呤骨架的手性多杂环化合物方面也取得了突破性进展。郭海明课题组通过化学合成中的新方法、新反应、新试剂、新手段,发展了核苷类化合物选择性结构修饰的合成方法,并把这些方法学成功应用于核苷药物及其中间体的合成工艺中,不仅大大缩短了反应步骤、提高了反应收率,同时也使新合成工艺更加绿色环保。通过对嘌呤6-位的选择性烷基化、芳基化及功能化修饰,分别在嘌呤6-位引入各种烷基环烷基以及构筑6-芳基取代的嘌呤类化合物,并且通过对嘌呤6-位的选择性功能化合成了具有良好药理活性的核苷类化合物NBTI、Nebularine和Vidarabine(Green Chem., 2014, 16, 1077 等)。在对嘌呤的8-位(Chem. Commun., 2012, 48, 6717 等)及9-位(Adv. Synth. Catal., 2011, 353, 53 等)选择性修饰的工作中也都取得了较好的进展,且运用的方法与传统的方法相比,操作较为简单,同时产物具有较好的收率和选择性。(二)不对称合成手性非环核苷及其类似物非环核苷的传统合成方法主要包括aza-Michael加成、SN2亲核取代、Mitsunobu反应或者环氧开环等。通过不对称合成策略合成手性非环核苷的报道还很少。郭海明课题组通过新的合成策略,设计合成了系列非环及手性非环核苷类新化合物,包括非环核苷药物Tenofovir、Cidofovir和Adefovir,实现了非环核苷合成策略的创新、发展了非环核苷的合成方法学。同时该课题组受邀为Wiley出版的著作“Chemical Synthesis of Nucleoside Analogues”撰写一个主题为非环核苷的一章。1)通过官能团化的碱基分子合成手性非环核苷郭海明教授题组以方便易得的嘌呤碱基衍生物作为原料,通过不对称氢化策略合成了Tenofovir及其衍生物(Org. Lett., 2016, 18, 2260; Org. Lett., 2014, 16, 2014)。为了进一步的丰富侧链的种类,该课题组通过含有N1-双键取代的尿嘧啶原料与硫代乙酸的不对称加成/质子化反应构建了带有含硫侧链的非环尿嘧啶核苷分子的合成,进一步丰富了尿嘧啶非环核苷侧链的结构。2)利用嘌呤N9或嘧啶N1的亲核性合成手性非环核苷通过嘌呤碱基与MBH酯之间的不对称烯丙基胺化反应,再通过对产物进行衍生,可以得到含有不饱和双键的手性非环嘌呤核苷分子(Chem. Eur. J., 2018, 24, 1425,被评为ESI高被引论文)。该课题组选用尿嘧啶分子作为底物,消旋的烯丙基碳酸酯以及单取代联烯作为烯丙基试剂,通过Rh催化的不对称烯丙基化反应首先合成手性烯丙基尿嘧啶分子,进一步通过手性双羟化反应合成了具有双手性中心的尿嘧啶非环核苷(Org. Lett., 2017, 19, 5212; Org. Chem. Front., 2018, 5, 3148)。通过嘌呤碱基参与的三组分动态动力学拆分反应,该课题组还报道了含有酯基侧链的嘌呤非环核苷分子的合成(Org. Lett., 2018, 20, 1212)。(三)不对称合成手性环核苷及其类似物手性环核苷一般具有多个手性中心,高选择性地合成某一特定构型产物往往要经过多步反应,产物的总收率低,从而极大地限制了科学工作者对环核苷类化合物的进一步深入研究。且由于核苷分子反应位点多、杂原子多,高效专一性的对某一位点反应是一项很有挑战性的工作。郭海明课题组在嘌呤或嘧啶碱基上引入不同的官能团,通过不对称催化[2+1]、[3+2]、[3+3]反应,直接构筑多手性中心三元碳环、五元碳环、五元杂环、六元碳环类环核苷类化合物,并进一步衍生生成具有一个或多个羟基取代的手性环核苷类化合物,发展了手性环核苷的合成方法学。(四)核苷生产新工艺在核苷化合物的工业化方面,郭海明教授课题组成功的将核苷合成方法学研究应用于重大核苷药物的合成工艺中,以阿糖腺苷和阿糖胞苷等核苷药物的绿色合成工艺为例。在8-肼基阿糖腺苷脱肼基这一关键步骤中,以水为溶剂,2 mol%的硫酸铜为催化剂,空气氧化脱肼基,产物用水精制,Cu2+溶于水,可完全除去。该工艺催化剂用量大大降低,反应温度更加温和,操作更加简便,反应收率更高,避免了金属汞和银离子的使用,大大提高了反应过程的绿色化。该部分工作于2014年发表在Green Chem.上(Green Chem., 2014, 16, 1077),且在2018年获得河南省专利奖一等奖。导师介绍郭海明https://www.x-mol.com/university/faculty/20138

来源: X-MOL 2019-11-12

南开大学丁丹教授课题组近年来工作概览

副标题:新型分子影像探针的设计、制备与生物医学应用丁丹教授简介丁丹,南开大学生命科学学院生物活性材料教育部重点实验室、药物化学生物学国家重点实验室教授、博士生导师。丁丹课题组的研究方向为新型分子影像探针的设计、制备与生物医学应用。课题组主要基于“聚集诱导发光”(AIE)荧光分子等富含分子内运动单元的有机高分子,结合生物医用高分子材料设计、制备新型分子影像探针,探索其在重大疾病诊断与治疗以及疾病发生发展机制研究等方面的生物医用。丁丹于2005年本科毕业于南京大学化学系,2010年毕业于南京大学高分子系并获得理学博士学位,师从蒋锡群教授。其后赴新加坡国立大学化学与生物分子工程系刘斌教授课题组从事博士后工作,在此期间在刘斌教授以及香港科技大学唐本忠院士两位合作导师的指导下完成了AIE材料生物医用领域的最早期探索。2013年进入南开大学任教,2014年10月起先后两次赴香港科技大学唐本忠院士课题组从事访问学者研究。2013年以来,丁丹入选了南开大学“百名青年学科带头人”等培养计划,并获得了国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目的资助。丁丹教授2013年加入南开大学以来,基于AIE的基本原理,丁丹课题组设计制备了一系列新型的有机高分子光学材料,结合生物医用高分子,发展了能够用于荧光成像、光声成像、以及长余辉发光成像的分子/纳米探针,实现了其在手术导航、干细胞示踪、疾病相关生物分子检测、疾病体内诊断与治疗等生物医用。课题组的研究特色是以Jablonski光物理图为指导方针,通过分子结构设计和生物体系内分子堆积的调控来实现生物医学功能的可控性和最优化;探索激发态分子内运动与生物医学功能和效果之间的内在联系;并且侧重分子/纳米探针对疾病微环境的特异响应性。以下选取丁丹教授团队近5年来的相关文章来介绍其代表性成果。丁丹教授课题组(一)通过调控有机高分子光学材料的光物理性质来实现生物医学功能的可控性与最优化根据Jablonski diagram,分子吸收激发光能量后从基态跃迁到激发态,然后从激发态失活跃迁回基态主要可以分为三种途径:一是“辐射跃迁”即跃迁的过程伴随着光子的放出,产生荧光;二是“非辐射跃迁”即跃迁过程没有光子的参与,激发能量以分子运动产生热量等形式耗散掉(可用于光声成像和光热治疗);三是从激发单重态通过隙间穿越到达激发三重态,处于激发三重态的分子以辐射跃迁的形式释放出磷光,或者将能量转移给环境中的氧分子,通过光氧化反应产生单线态氧等有毒性的活性氧簇(ROS)。因此,对于同一种光学成像材料,因为其所吸收的光能是固定的,这三种能量耗散途径通常是相互影响,相互竞争的。特别是第一种与第二种途径,几乎是对立的。基于此,课题组通过分子结构设计和分子堆积调控成功实现了光物理性质的可控性(图1,图2),使得能够根据生物医用需求通过某一种或两种途径耗散出来,从而实现了最优化的疾病诊断与治疗(Nano Lett., 2019, 19, 318; Nat. Commun., 2018, 9, 1848; Adv. Mater., 2018, 30, 1801065; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 4945; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1707140; ACS Nano, 2017, 11, 7177; Adv. Mater., 2016, 28, 7249; Anal. Chem., 2016, 88, 3872; ACS Nano, 2014, 8, 1475)。荧光成像具有高灵敏度的优点,但是其体内成像的组织穿透深度只能达到毫米级别。另一方面,光声成像突破了传统光学成像的穿透深度极限,能够提供疾病部位的深层次三维信息。因此,光声成像和荧光成像这两种光学成像模式是优势互补的。将光声成像和荧光成像各自的优势应用于肿瘤切除手术导航无疑将为外科医生提供重要的信息。基于此,丁丹教授课题组设计制备了一种新型的功能可转变的有机分子,该分子由光控单元二噻吩基乙烯、AIE基元以及吸电子基团组成。通过简单的外部光照,可以调控分子内二噻吩基乙烯单元的开环与关环,从而使分子吸收的光能能够根据生物医用的需求最大限度地集中用于光声成像、或者荧光成像、或者荧光成像+光动力治疗,实现一个分子多个功能,各个功能之间能够人为可控地进行转变,并且每一个功能都能够实现最大化的功效(图1)。他们将该分子与两亲性生物医用高分子结合,首先制备成具有光声成像功能的纳米探针,然后通过尾静脉将其注射入荷瘤小鼠体内。通过时间依赖的光声成像,能够判断出荷瘤小鼠体内的肿瘤组织大小、个数与深度。然后进行外科手术,在医生切除了肿块后,采用610纳米的红光照射切口部位。如果医生没有完全切除肿瘤组织,还有残余肿瘤组织的存在,残余肿瘤组织中的光声探针就能够在610纳米红光的照射下转变成为荧光探针。利用荧光成像高灵敏度的优点,外科医生能够灵敏地通过点亮的荧光检测到是否有残余肿瘤组织的存在,从而有助于外科医生切除全部的肿瘤组织(Nat. Commun., 2018, 9, 1848)。图1. Jablonski diagram。根据生物医用的需求调控光物理能量天平的倾斜,从而实现不同的功能以及每个功能最大化的功效。图片源自:Nat. Commun., 2018, 9, 1848图2. AIE分子“螺旋桨”分子结构及富含分子内运动单元的性质是提高金刚烷-二氧杂化丁烷类材料长余辉发光强度与时间的关键因素。图片源自Nano Lett., 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03936(二)基于AIE的基本原理,实现含有“分子内运动单元”的有机高分子材料的生物医用基于AIE的基本原理,丁丹教授课题组设计制备了一系列新型的有机高分子光学材料,结合生物医用高分子,发展了能够用于荧光成像、光声成像、以及长余辉发光成像的分子/纳米探针,实现了其在手术导航、干细胞示踪、疾病相关生物分子检测、疾病体内诊断与治疗等生物医用(Biomaterials, 2019, 188, 107; Adv. Mater., 2017, 29, 1606167; ACS Nano, 2017, 11, 8998; Biomaterials, 2017, 143, 109; Chem. Sci., 2017, 8, 2191; Chem. Sci., 2017, 8, 2782; Small, 2017, 13, 1602807; Small, 2017, 13, 1604139; Adv. Sci., 2017, 4, 1700310; Chem. Sci., 2016, 7, 5118; Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 4263; Mater. Horiz., 2015, 2, 100; ACS Nano, 2014, 8, 12620)。放射治疗是治疗肺癌、结直肠癌、食道癌等癌症的一线治疗手段。尤其是对于无法切除的肿瘤,放射治疗更是主要的控制肿瘤生长的方法。但是,由于肿瘤细胞对放射射线产生的耐受性常常导致放射治疗的失败。因此,放疗增敏剂的开发成为了癌症放疗领域的研究热点与难点。评价放疗增敏剂增敏效果的重要指标是SER10(sensitizer enhancement ratio at 10% cell survival)值,其值越高说明放疗增敏剂对肿瘤细胞的增敏能力越强。目前最常用的放疗增敏剂有化疗药物例如紫杉醇,顺铂等。然而,放疗联合化疗药物治疗经常导致毒副作用过大,使患者难以承受。最近,许多研究者将兴趣聚焦在无毒副作用的金纳米粒子上,其独特的放疗增敏机制使其成为非常有前景的放疗增敏剂。然而,无论是临床化疗药物,还是金纳米粒子,它们的放疗增敏效果仍有很大的提升空间。因此,寻求更加卓越的放疗增敏剂仍迫在眉睫。针对这一问题,丁丹教授课题组设计了一种基于AIE性质的具有线粒体靶向能力的放疗增敏剂(命名为DPA-SCP)。DPA-SCP能够有效地靶向肿瘤细胞的线粒体,开启红色荧光,并且在白光照射下在线粒体内产生单线态氧。通过优化条件,例如调节白光功率和照射时间等,DPA-SCP在线粒体中产生的单线态氧对肿瘤细胞本身并没有实质性的杀伤作用,但是一旦与放射治疗联手,便能够发挥出远远优于化疗药物和金纳米粒子的协同治疗效果。细胞克隆实验表明,DPA-SCP对肺癌A549细胞放疗增敏的SER10值高达1.62。在相同实验条件下,金纳米粒子的SER10值为1.19, 化疗药物紫杉醇的SER10值为1.32, 证明了DPA-SCP出众的放疗增敏效果。为了进一步探究其机制,他们分析了肺癌细胞中凋亡存活通路中关键蛋白水平的变化。通过实验发现,将DPA-SCP光照处理后再进行放射治疗的实验组,其PI3k/Akt和MAPK两条促存活通路蛋白p-Akt 和 p-ERK都有所降低,而相应的凋亡通路蛋白Bax、Bad和Caspase-3等水平都明显上调。结果表明DPA-SCP光照产生的单线态氧与放射治疗在肿瘤治疗当中具有很好的协同效果。该实验结果与细胞克隆实验相互验证,从机理上进一步做出了阐释(图3)(Adv. Mater., 2017, 29, 1606167)。图3. 靶向线粒体的AIE分子能够有效实现放疗增敏,其放疗增敏效果优于紫杉醇和金纳米粒子。图片源自:Adv. Mater., 2017, 29, 1606167功能细胞特别是内皮细胞的体内示踪一直是细胞治疗领域的一个重要的科学问题。目前,文献中报道的功能细胞示踪策略有两类,一类是采用报告基因标记,另一类是采用外源性标记探针标记。报告基因标记功能细胞的方法尽管准确、灵敏,但是需要复杂的细胞转染操作,并且临床使用的可行性低;另一方面,目前几乎没有外源性探针被证明能够长期准确地报告内皮细胞的体内命运以及报告内皮细胞是如何贡献于再生治疗的。基于此,丁丹教授课题组制备了一系列基于有机高分子材料的纳米探针并将其应用于内皮细胞示踪以及干细胞示踪的研究中。例如,合成的近红外发光的纳米探针在水中的荧光量子产率可高达47%。将该纳米探针应用于内皮细胞的体内示踪中。首先将纳米探针在体外标记内皮细胞,然后将标记后的内皮细胞通过尾静脉或股动脉注射入患有下肢缺血疾病的小鼠中,可以通过荧光成像清晰地观察到内皮细胞随着时间在下肢缺血疾病部位的归巢。通过纳米探针的标记,他们还能够清楚地观察到内皮细胞在疾病部位形成了新生血管,并以此方式来治疗下肢缺血(图4)。此外,由于所制备的纳米探针在近红外区域具有很高的亮度,其最少能够准确示踪通过股动脉注射的2000个内皮细胞。在相同实验条件下,Qtracker655和PKH26无法示踪这么少的细胞。这一结果证实了所制备的纳米探针在细胞体内示踪方面的优越性(Biomaterials, 2017, 143, 109)。图4. 近红外发射的有机高分子纳米探针能够在下肢缺血疾病小鼠体内长期、准确示踪内皮细胞的命运和功能。图片源自:Biomaterials, 2017, 143, 109以上为丁丹教授课题组近年来具有代表性的工作成果,其它更多具体详细的信息请参考该课题组的网站:http://www.dinglab.net  或发送邮件至dingd@nankai.edu.cn进一步讨论。此外,该课题组欢迎有志于科研,并对其研究方向感兴趣的同学联系报考硕士/博士以及博士后岗位。导师介绍丁丹https://www.x-mol.com/university/faculty/38300  

来源: X-MOL 2019-10-27

导师零距离 | 陈填烽教授:不忘初心 仰取俯拾 “硒”心不变

导语你了解“硒”元素么?它和人类的健康有什么样的关系呢?和“硒”有着不解之缘的陈填烽教授多年来坚持“硒化学”的研究,在硒纳米医学、创新药物与疾病精准诊疗等方面开展深入地探索。从初识的好奇到由衷的热爱,他在逆水行舟的科研道路上不断地坚持和积累;从年轻的“80 后博导”到优秀的“南粤优秀教师”,他“以身作则、言传身教”做学生的榜样,他“不忘初心,砥砺前行”为硒在生物医学及肿瘤的精准诊疗方向努力寻找突破口和新思路。本期栏目对话暨南大学陈填烽教授,带您近距离了解其人其事。人物介绍陈填烽暨南大学化学与材料学院教授、副院长,暨南大学附属第一医院纳米诊疗研究所所长,博士生导师。1999 年考入暨南大学化学系,于 2005 年获得硕士学位,2008 年在香港中文大学生物系获得博士学位后,回到暨南大学担任副教授,并成为最年轻的博士生导师,2010 晋升为教授。现担任化学与材料学院副院长、暨南大学附属第一医院纳米诊疗研究所所长、广东省纳米化学创新药物工程技术研究中心主任等职务。陈填烽教授一直致力于肿瘤靶向药物的化学设计与作用机制研究,在纳米药物的诊疗应用领域取得了突破性的进展。近五年以通讯作者在国际知名刊物发表 SCI 论文 200 余篇 (封面论文 30 篇,H-index 52),申报转化多项专利,获得 20 个省部级项目资助,入选包括万人计划青年拔尖人才、教育部新世纪优秀人才支持计划、国家 863 青年科学家等在内的多个人才计划,并获得领域内的多个奖项。陈填烽教授团队(第一排中:陈填烽教授)导师零距离之Q&AQ1您一直致力于靶向化学创新药物的研究,特别是硒化学创新药物与疾病精准诊疗的应用研究,探索了硒在多种重大慢性疾病的预防与治疗中的作用,阐明其作用机理与作用靶点,为硒的生物医药开发做出了突出的贡献。能否跟我们介绍一下您课题组主要的研究成果?这些研究方向目前的主要挑战性问题有哪些?陈填烽:在工作的这十年,我一直坚持以临床问题为导向的药物设计理念,开展硒纳米医学与肿瘤精准诊疗的研究。我们知道,硒是人体必需的重要营养元素,生物学功能广泛,大量流行病学、临床前和临床干预研究结果都显示硒在防治肿瘤等各种慢性疾病中起到重大作用。本着以临床问题为导向的药物设计理念,我们在硒的纳米医学与肿瘤精准诊疗方面做了一些研究。首先是针对硒的化学形态及剂型改造这一科学难题,我们根据硒的化学特性,进行了硒的设计合成与纳米制剂改造。这些年的工作中,我们设计了多个系列、不同功能化的靶向性纳米硒。同时,我们发现多个系列的纳米硒对肿瘤细胞具有选择性、在肿瘤的放化疗协同增敏方面效果显著。其次,功能化纳米硒可以作为肿瘤免疫致敏剂,这是我们近期比较重要的发现,也是我们研究的另一个主要方向。功能化纳米硒能高效激活肿瘤及其微环境中的免疫细胞,增强其杀死肿瘤的持续性,真正做到了高效低毒。同时,将其与低剂量的X射线放疗相结合,可大大提高肿瘤的整体治疗效果,实现多模态的肿瘤免疫治疗。这两方面的作用机制和作用靶点,我们也进行了些探索,希望能对硒在生物医学领域的应用有所贡献。这些工作也有幸获得了863计划、自然科学基金及万人计划青年拔尖人才等多个国家级项目的资助。在这些研究方向中,主要的挑战和需要大家共同努力的方向总结起来大致有几个:首先,如何进一步针对肿瘤及其微环境的生化特性进行硒纳米药物的功能设计仍然是重要的难题;其次,关于硒药物协同增强放射治疗、免疫治疗的相互调控作用及分子机制也是未来急需弄明白的科学问题。这些问题的阐述,将为开发新型的含硒肿瘤精准诊疗药物提供科学依据,也为肿瘤的多学科综合治疗提供新的突破口及新思路。Fig 1. 纳米硒在肿瘤治疗方面的的研究 (J. Mater. Chem. B, 2018, 6, 4756)Q2您大学的专业是应用化学,但还选修了会计和新闻传播学等热门专业,您求学阶段的兴趣爱好是不是特别广泛?是什么激发您最终选择了科研的道路?陈填烽:是的,跟大多数大学生一样,刚进入大学对自己的未来规划还谈不上特别明确,暨南大学的会计和新闻传播学是非常热门的专业,就业也好。所以在大学期间,努力学好本专业知识的同时,也修读了这两个热门专业,期望能在毕业时找到一份好工作。很难用简单的一个事件来讲述我走上科研道路的原因,应该是这一路的经历:遇到悉心教导的老师,面对各个实验发现激发的好奇心,再加上自己的努力,让我找到了自己真正的兴趣,最终指引我走上了科研的道路。自从有幸在大三的时候,进入导师郑文杰教授实验室,第一次真正的接触到了“硒”,开始了对“硒”元素的研究,也正是大三期间第一次跟“硒”的亲密接触,从此跟“硒”结下了不解之缘,也找到了自己真正的兴趣点,这一做就做了近20年。对于很多人而已,科研是枯燥而乏味的,没有学术兴趣的支撑,很难在日复一日的实验中获得快乐。兴趣对于科研人员来说太重要了,因为有了兴趣,我们才会潜心研究,“耐得住寂寞,受得住压力”!本科期间有幸发表了几篇学术论文,为后来读研读博积累了基础。硕士期间在导师郑文杰教授的悉心指导下,得以提前1年毕业。2005年,进入香港中文大学黄荫成教授实验室读博,从化学转到生物医学领域,一下子仿佛进入了另一片无边无际的学术海洋,到处都是新奇有趣的事情,以前所合成的有机硒和纳米硒都可以在这里进行活性的研究,自己曾经的假设也得到了验证,自己所合成的某些药物对恶性肿瘤的治疗是有用的,而且还有比较好的应用前景和价值,那时特别开心,特别兴奋!可能这就是对生活、对科研的热爱,正如诗人王国维讲的“蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的感觉。Q3在您从事科研的道路上是否有什么特别有意思或者难忘的科研经历及感悟和大家分享?陈填烽:正如前面所讲,在科研道路上,培养自己的兴趣特别重要!我刚从暨南大学到香港去求学的时候,虽然感觉一切都很新奇,但是,困难也如冰山一样存在着。因为导师做的是肿瘤生物学方向,主要做生物医药方面的研究,而自己本身是学化学出身,之前只做过合成,对于生物学及医学的研究一窍不通,研究方向的差异再加上语言上的困难,这对自己来说是一个不小的挑战。但是,在不断的磨合中,还是找到了自己的研究兴趣,把硒的设计合成与药物药效、靶向设计与制剂改造结合起来,在新的领域找到新的希望,探索新的学术研究切入点,这段经历对我来说很有意义。博士期间发表的论文,至今仍具有很强的影响力,现在想起来都感谢自己曾经的坚持。所以,我想跟大家分享的是,即便是再有兴趣的事,少了坚持这一步,近在咫尺的目标也可能遥不可及。不要轻言放弃,再坚持一下,再坚持多一下。Q4从“80后博导”到 “南粤优秀教师”、“万人计划青年拔尖人才”,对于学生培养,您有什么样的培养理念?作为导师,您对学生最大的期望是什么?陈填烽:“教师立德,方能树人;言传身教,以身作则。”这是我培养学生一直以来秉承的原则。每位年轻老师都必须努力给学生做个好榜样,用自己的努力去感化、带动学生!对于学生而言,我希望学生能够在我的实验室里找到自己的兴趣点,找到自己喜欢的研究方向,在兴趣的指引下,坚持做下去,才能够做出成绩,慢慢的就会觉得做科研是一件幸福的事情。Q5从课题组的网页看到,您的团队参加了不少会议论坛和学术交流的活动,您认为参与这些活动对学生的发展能起到怎样的作用?陈填烽:对学生来说,参加学术活动很重要,所以我们经常会组织一些学术活动,也会带领学生参加学术会议。现在科研发展很快,日新月异。我们必须紧跟学术发展的前沿,了解别人在做什么,我们在做什么,这个领域的难点在哪里,突破口在哪里,参加学术活动可以帮助学生去回答这些问题。另一方面,对于有志到海外或者其他机构从事研究的学生,通过学术活动可以认识更多杰出科学家,通过聆听报告可以了解他们的研究方向,并且有面对面交流的机会,这都非常难得。Q6首先恭喜您当选为 RSC 期刊 Journal of Materials Chemistry B 2018 年度优秀审稿人!而您本身也发表过多篇高水平的文章,包括不少的封面、热点论文,从作者的角度,您觉得撰写一篇好的学术论文最重要的要素是什么?从审稿人的角度,您觉得什么样的文章值得发表和推广呢?陈填烽:其实很多同行做得比我们好很多,我们只是努力在“硒”这个领域坚持挖掘一些有趣的故事。对于一篇好的学术论文,我觉得有几个要点:一是科学创新点,我们在文章所发现的点、呈现的数据、研究的内容,要能对科学有贡献,帮助读者去了解我们未知的世界,或者未来能够更好的服务、改善人类的生活,这是最重要的,也是我们做科研的初衷与“初心”。要杜绝做重复别人的工作,虽然数据很多,但是事实上并没有带来新的知识点或创新。二是图与文字的质量,图要美观,从作图到颜色的搭配,到TOC示意图的制作都要尽最大的努力去做好,让读者看起来舒心,赏心悦目!文字上也要下功夫,我们属于非英语母语国家的,要把文章写好、很到位的表达我们的意图与意思,确实有难度,但我们都必须争取去做好,每个文章在投出去之前都要让自己觉得完美,过了自己这一关。最后,也是最重要的,要守住学术道德与学术规范。从审稿人的角度而言,我通常会看文章的创新性与完整性。正如前面所说的,创新性体现在我读完这个文章后能否学到东西,是否对科学界带来新的知识,是否做了新的贡献;完整性体现在整个文章的设计是否科学、完整、充分,不能为了赶文章而对数据“缺斤少两”,读完感觉缺了点什么,少了点证据,“意犹未尽”的感觉会让人印象大打折扣。因此,每个文章都要在发表之前尽量的完善、尽量的充分验证,每个作者都要把自己的文章当做艺术品一样精心雕琢。Q7除了科研,您平时最大的爱好或最喜欢做的事情是什么?平时会选择哪些方式放松自己?陈填烽:我自己比较喜欢安静,平时爱喝茶,品尝各种茶,在泡茶过程中让自己平静放松。偶尔换换不同的茶具,对比自己产业转化的富硒茶与普通茶叶的区别,在喝茶中找回研究的乐趣,也是人生很快乐的事情。科研很枯燥,很辛苦,学生工作在第一线更辛苦!所以,在工作之余,我比较喜欢组织学生们一起做一些户外活动,比如爬山、跑步、打打球之类的,迎新送旧也组织一些娱乐活动,跟大家一起放松,劳逸结合。Q8如果没有选择科研,您最希望从事的职业或者工作是什么?陈填烽:如果没有选择科研,没有选择做一名教师,我最希望从事的职业就是医生。从小想当医生只是种单纯美好的愿望,被“白衣天使”的称呼所激励。在这些年从事研究的过程中,接触最多的就是医生,真切的感受到了医生的不易,也真正体会到了什么是“救死扶伤”。面对一个个鲜活的生命,医生是能顶住压力给人“生”的希望的人。所以,如果没有选择科研,我想继续在医学上有所贡献,做一个对社会有用的人。关于“导师零距离”英国皇家化学会作为历史最悠久的化学学术团体,一直致力于推动化学科学的卓越发展。为了进一步加强与中国化学及相关领域知名学者的互动,“RSC 英国皇家化学会”微信公众号特推出《导师零距离》栏目,希望借此栏目分享导师科研道路上的宝贵经验和经历、促进最新科研成果的推广和学术交流,并帮助愿意投身化学科研的学生更好地了解导师们的风采。

来源: X-MOL 2019-10-21

那些提高论文引用的“骚操作”

论文对科研人员有多重要,小氘就不必再多言了,大家心里都懂。多年前国内的科研水平较低,大家也就比一比论文数量;现在科研水平整体有很大提高,国内科研圈的趋势也越来越重视论文的质量了。但如何评价论文的质量呢?论文被引次数就是一个被广泛接受的指标。大名鼎鼎的期刊影响因子,或者衡量科学家的h-index其实都建立在论文被引数量之上。而且你可别以为论文被引次数只跟科学家的利益挂钩,学术期刊、仪器试剂供应商甚至某些官方机构,都会为了提高被引数而用上一些让人窒息的“骚操作”。图片来源于网络“骚操作”之一:想过审?先引用本“审稿大人”的论文若干学术出版巨头Elsevier前些日子爆了个大料,工作人员调查了数百名审稿人,发现他们可能涉嫌利用手中的审稿权力,提高自己的引用数量。话说到这,其实很多童鞋可能已经懂了,甚至不少人亲身遭遇过。好不容易写的论文,投出去以后送到审稿人手中,审稿人提了一些问题,并特别提示你——你漏掉了这些“重要的论文”没有引用,很不严谨啊!你一看,这些论文齐刷刷都是审稿人本人发表的文章。这种情况下你引~不~引?!……小氘猜多数人就只能捏着鼻子认了,文章顺利发出来才最重要……图片来源于网络为啥Elsevier突然关注起这个学术界的“潜规则”呢?起因是2017年时它旗下的期刊Geoderma的一名编委Artemi Cerdà被指控利用职务之便提升自己和负责期刊的引用数量。当时也算是引起了一场风波。随后Elsevier的分析师对55,000名审稿人展开分析,最后找出了几百个总是要求论文作者引用自己文章的审稿人。其中比较极端的例子是Bioinformatics的一名审稿人,此君每次审稿都会毫无道理地要求作者额外引用文章,平均下来高达每次审稿35篇,其中超过90%是他自己的文章,剩下的文章还更离谱一些——不仅大量引用他的文章而且还会在标题里提及该审稿人的姓名。[1,2,3]  此外,调查还显示此君在为其他杂志审稿时也会进行这样的“骚操作”,胁迫论文作者为他的引用数做贡献。Bioinformatics的副主编还专门为这事发了篇文章进行说明,标题就是“被审稿人胁迫的引用(Reviewer-coerced citation)”。[3]说起来这种现象算是同行评议的一个副作用。由于学术评价的复杂性和专业性,小同行互评往往被认为是最靠谱的方式。但上面说的那种审稿人显然利用了同行评议规则的漏洞。对这种现象,学术界暂时也没很好的办法。Elsevier正在考虑撤回那些强加的额外引用,不知道效果如何。但毕竟这事已经放在台面上讨论了,希望将来能妥善解决,让论文作者能更公平地面对审稿人的要求。“骚操作”之二:一时自引一时爽,一直自引一直爽我们看论文引用总量时,往往还能看到单列出来的“他引”和“自引”,顾名思义,前者是别人引用我,后者是自己引用自己。为什么要分这么仔细呢?主要是有些学者太过“自信”,疯狂自我引用,被引总数水分太大。在“自引界”有个狠人,叫作Sundarapandian Vaidyanathan,来自印度,服务于一家私营计算机技术研究所。仅从被引次数上看,这位老兄在全世界都名列前茅,与之并列的多是该领域著名科学家,包括诺奖得主、美国国家科学院院士这样的大牛人。但仔细一查,截至2017年,这位老兄的自引率高达94%。[1,4,5]Vaidyanathan总引用次数高达18867次(至2019-09-29)。图片来源:谷歌学术此外,来自沙特的数学家Theodore Simos自引率76%,意大利药物化学家Claudiu Supuran自引率62%,他们也都堪称“自引达人”。[4,5] 有趣的是Supuran还入选了2018年Clarivate Analytics(Web of Science母公司)的“高被引研究者(Highly Cited Researchers 2018)”名单 [6],可见自引确实能带来可观的收益。别人是踩在巨人的肩膀上进步,他们是踩在自己的肩膀上啊。图片来源于网络自引本身并不是坏事,必要的自引可以帮助读者更好地理解自己课题组一系列的工作。但过度自引就是另外一回事了。实际上,高自引率在学术界广泛存在。2019年8月PLoS Biology上发表的一篇文章统计了约10万名研究人员的引用情况[5],发现至少250名科学家的自引率超过50%,而整体的自引率中位数是12.7%。尤其是对于年轻学者,自引率往往较高,但这个倒是可以理解,毕竟初出茅庐,名声不显,先自己给自己捧个场吧。自引率与首次发表论文时间的关系。图片来源:Nature [5]那么科学界对于无节制的自引是什么态度呢?Nature 做了个小调查,5575名受访者中,接近40%的人认为在以引用量来评价科学家时应去掉自引,28%的人认为应当标明自引量,17%的人认为期刊应该设置自引的规则 [5]。看来总体上科学界对过度自引是负面态度,认为应当加以限制和规范。科学界对自引的态度调查。图片来源:Nature [5]“骚操作”之三:“组团”自引的数字游戏科技是第一生产力,政府督促科研发展自然无可厚非。为了遏制学术圈的裙带关系,并提高科研实力,意大利2010年出台了一项非常有争议的法律:学者要想获得职位和晋升,必须要先满足某些硬性指标——包括学术论文数量以及被引用的次数 [7]。此法律一出,意大利整体的文章引用数量在国际上的排名蹭蹭上涨,如同打了兴奋剂,看似这一法律收到了立竿见影的奇效。[8]引用数暴涨是否就意味科研实力的上涨?有人对这一成绩的真实性抱怀疑态度。意大利经济学家Alberto Baccini发明了一种称为“内向性”的指标 [9],来衡量某国发表的论文中引用了至少一篇本国学者的论文的比例。有点拗口,简单说就是“内向性”越高,说明该国学者引用本国论文的比例就越高,可以把这个指标看成是一个国家的“自引率”。结果清楚地表明,2009年开始,意大利的“内向性”飞速提高,从六国(英德法意日加)中的中游水平上升到了第一。但客观来说,在没有外界干扰的情况下,“内向性”越高说明该国科研影响力越高,比如在2009年以前,日本的“内向性”长期是六国第一,也与其科研实力基本相符。小氘相信美国的“内向性”铁定最高,毕竟科研实力太强,做什么方向的研究都很难绕开美国学者。六国内向性随时间变化趋势。图片来源:Nature [8]再考虑到,意大利的经济一直没有完全从2008年全球金融危机的打击中恢复过来,此后的科研经费投入也并无明显改善,这样的大背景下,引用数的大增似乎只是科研人员对这种把论文引用与职业前途挂钩的法律的无奈应对。自己引用自己,这太明显了,Baccini的研究表明,意大利的科研人员用了更加隐蔽的“组团”自引方式——一群科学家有策略地互相引用,彼此心照不宣——Baccini称之为“引用俱乐部”。他也说到,这些现实的背后“并没有可供其他国家参考的最佳实践模式,只不过是一个参考文献的大型化装舞会现场。”[8,9](要数据才能升职加薪是吧?那好吧……)大家都知道科研评价是个大难题,不过有一条是肯定的,简单粗暴的政策肯定解决不了这个难题。小氘强烈希望我国与科研评价有关的政策制定者能看到这一段,吸取意大利的经验教训,不要重蹈覆辙,逼迫科研人员浪费精力来玩这种无意义的数字游戏。“骚操作”之四:能用钱解决的就不是大问题,包括引用这节讲的事情跟前面不太一样,被引用的不再是论文或科学家,而是那些试剂、仪器等实验材料。实际上,很多试剂公司都有“引用奖励”政策。你在论文里提到使用了公司生产的某种产品,按照影响因子,公司会给予你金钱奖励,比如“影响因子*1000元”。相信有些童鞋耳闻过这种事,或者留下试剂包装里的小卡片,上面可能就有写。而且这一商业行为不仅在国内有,国外也很常见。比如这家叫作Cyagen的转基因小鼠供应商就曾出台这样的奖励政策。使用Cyagen的小鼠并发表论文,作者可以获得影响因子*100美元的奖励。图片来源:Science [10]一旦公司的产品被多篇论文引用,潜在的购买者就会放心使用。其实就算试剂公司没有奖励,大部分期刊都会要求作者写清楚实验材料的品牌、型号等信息,方便其他人重复实验。不过试剂公司的金钱奖励具有诱导作用。一来,“穷苦”的科研人员,尤其是真正负责实验操作的底层科研人员会倾向于购买给予金钱奖励的公司产品,但那不一定是最好的选择。二来,试剂公司其实很少去查证自家产品是否真的用在了某个实验中,只要挂了名就好。可能有些研究人员为了获取奖励,用了A公司产品,却写的B公司的名。这种营销策略并不违法,但也不算很正当,如果数额足够巨大,可能会上升到利益冲突(conflict of interest)的层面,研究人员有必要在论文中予以声明。氘评:作为学术评价的重要指标,论文引用一直是学术界讨论的热点话题。这个指标本身只是一个数字,因为被赋予了太多额外的利益才会引发这么多“骚操作”。也许正如古德哈特定律(Goodhart's law)总结的那样:一项指标一旦成为政策制定的依据,便立刻不再有效。政策制定者会牺牲其他方面来强化这个指标,使得这个指标不再具有指示整体情况的作用。你还知道或者遭遇过哪些与论文引用有关的“骚操作”呢?欢迎留言与大家分享。参考资料:1. Set citation data free. Nature, 2019, DOI: 10.1038/d41586-019-02669-3https://www.nature.com/articles/d41586-019-02669-32. Elsevier investigates hundreds of peer reviewers for manipulating citations. Nature, 2019, DOI: 10.1038/d41586-019-02639-9https://www.nature.com/articles/d41586-019-02639-93. Reviewer-coerced citation: case report, update on journal policy and suggestions for future prevention. Bioinformatics, 2019, 35, 3217, DOI: 10.1093/bioinformatics/btz071https://academic.oup.com/bioinformatics/article/35/18/3217/53043604. Hundreds of extreme self-citing scientists revealed in new database. Nature, 2019, DOI: 10.1038/d41586-019-02479-7https://www.nature.com/articles/d41586-019-02479-75. A standardized citation metrics author database annotated for scientific field. PLoS Biol., 2019, DOI: 10.1371/journal.pbio.3000384https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.30003846. Highly Cited Researchers 2018https://hcr.clarivate.com/#7. Self-citations as strategic response to the use of metrics for career decisions. Research Policy, 2019, 48, 478-491.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004873331730210X?via%3Dihub8. Italy's rise in research impact pinned on 'citation doping'. Nature, 2019, DOI: 10.1038/d41586-019-02725-yhttps://www.nature.com/articles/d41586-019-02725-y9. Citation gaming induced by bibliometric evaluation: A country-level comparative analysis. PLoS ONE, 2019, DOI: 10.1371/journal.pone.0221212 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.022121210. Apparent 'pay to cite' offer sparks Internet outrage. Science, 2015, DOI: 10.1126/science.aad1626https://www.sciencemag.org/news/2015/08/apparent-pay-cite-offer-sparks-internet-outrage(本文由氘氘斋供稿)

来源: X-MOL 2019-10-05

暨南大学丁克教授课题组近年来工作进展概览

丁克教授简介丁克,暨南大学药学院教授、博士生导师。2001年获复旦大学博士学位;2001至2005年在美国密西根大学从事博士后研究;2005年密西根大学任Research Investigator;2006年3月回国加入中国科学院广州生物医药与健康研究院;2016年6月调入暨南大学药学院,组建了药物化学生物学研究所。先后获中科院百人计划(2012年终期评估优秀)、“广东省丁颖科技奖”、“药明康德生命化学奖”、“国务院政府特殊津贴”、“国家杰出青年基金”等;入选教育部“长江学者特聘教授”、国家卫计委“突出贡献中青年专家”、广东省“南粤百杰培养计划”、科技部“中青年科技创新领军人才”和中组部“国家万人计划领军人才”、英国皇家化学会Fellow等。2015-2017年担任MedChemComm副主编;2018年起担任J. Med. Chem.副主编;2015年当选为中国药学会药物化学专业委员会副主任委员。丁克教授课题组重点以肿瘤和代谢性疾病等重大临床需求为导向,以及与结构的药物设计为技术,设计和合成具有生物活性和成药性的先导化合物,为精准药物研发提供物质基础。近年来,已有5项1.1类新药项目实现转移转化,其中2个候选药物进入临床研究。丁克教授共主持国家、部省和市级项目20余项。在Angew. Chem. Int. Ed.和J. Med. Chem.等领域权威期刊发表SCI论文160余篇;申请国家、国际发明专利50余项,授权30余项,多项成果已转移转化。丁克教授课题组成员下面简单介绍丁克教授近五年来所取得的代表性成果。(1)可克服慢性粒性白血病(CML)临床耐药的新一代Bcr-AblT315I突变体抑制剂GZD824(转让广州顺健,II期临床)CML是一种与白细胞有关的恶性癌症,格列卫(Imatinib)是治疗CML的“神药”,具有显著的临床效益。但是,获得性耐药(尤其是靶标Bcr-AblT315I突变导致的耐药)是目前临床CML治疗的主要挑战。2012年12月,首个第三代Bcr-Abl抑制剂帕纳替尼(ponatinib)被美国FDA批准上市,但该药物可以诱发病人循环系统中形成致命性血栓,FDA于2013年10月要求该药暂停销售,其后由于临床缺乏有效药物又被批准使用,但对其临床风险给予黑框警示。丁克教授课题组自2009年开始Bcr-AblT315I突变体抑制剂的研究,采用基于关键氨基酸的合理药物设计策略成功研发了新一代抑制剂GZD824。GZD824在多种细胞和动物模型中表现出优异抗肿瘤活性和较好的安全性指标及优秀的药代动力学性质(J. Med. Chem., 2012, 55, 10033;J. Med. Chem., 2013, 56, 879)。化合物专利权已转让至广州顺健进行后期开发,并于2016年2月获得国家药监局颁发的GZD824(耐克替尼,HQP1351)临床批文,进行II期临床研究。临床I期超过60例耐药CML患者的初步临床结果显示HQP1351具有优异的临床安全性和有效性,提示该药有潜力成为全球范围内格列卫耐药CML治疗的“Best-in-class”创新药物。 图1 . GZD824可有效克服Bcr-AblT315I等突变体引起的临床耐药(原位血液模型)。(2)可克服非小细胞肺癌(NSCLC)对Gefitinib等临床获得性耐药的全新特异性EGFRT790M突变抑制剂D120067(转让南京奥赛康药业,I期临床)EGFR抑制剂gefitinib、erlotinib等已在临床治疗NSCLC等疾病获得巨大成功。但是,EGFRT790M突变诱发的临床耐药已成为当今肿瘤医学的重要问题。2013年FDA批准的EGFR第二代非可逆抑制剂Gilotrif虽然对携带激活性EGFR突变(L858R,del E746-A750)的晚期NSCLC病人有效,但它在临床最大耐受剂量(MTD)下,仍无法克服EGFRT790M突变引起的临床耐药。直到2015年11月,首个第三代选择性EGFRT790M抑制剂AZD9291才被美国FDA批准上市用于治疗NSCLC对gefitinib等的获得性耐药。丁克教授课题组自2009年开始通选择性EGFRT790M抑制剂研究。他们通过分析突变蛋白的结构特征,成功设计和合成了系列全新选择性EGFRT790M抑制剂如D101、D120067等。其中,D120067以低nM的活性与EGFRT790M耐药突变体结合并抑制其激酶活性,而对野生型EGFR的活性明显较弱。进一步通过与中科院上海药物所丁健院士团队合作,证实该分子具有优异的体内外抑制效果,以及良好的安全性和药代动力学性质等。化合物专利权已转让至南京奥赛康制药公司,现进行I期临床研究。基于该项研究,已在J. Med. Chem.等杂志发表论文8篇(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 8387; J. Med. Chem., 2012, 55, 2711; J. Med. Chem., 2013, 56, 8803; MedChemComm, 2012, 3, 1155; MedChemComm, 2015, 6, 1693等)。近期,团队针对EGFRC790S二次突变诱发的对第三代药物AZD9291耐药新问题,成功设计和合成了以JND3299为代表的第四代EGFR抑制分子(ACS Med. Chem. Lett., 2018, 9, 1123)。图2. 选择性EGFRT790M抑制剂D101(3)具有治疗肿瘤和炎症相关疾病良好潜力的国际同行公认“世界首个”选择性DDR1/2抑制剂(转让Tuevol Therapeutics公司)DDR1/2与肿瘤的发生、转移以及化疗耐药;以及组织纤维化和动脉粥样硬化等炎症性疾病密切相关,是治疗这些疾病药物开发的潜在新靶标。但是,目前缺乏高选择性或特异性抑制剂作为分子探针来验证其作为药物靶标的可能性。丁克教授课题组通过分析DDR1的结构特征,成功设计和合成了3-(2-(pyrazolo[1,5-a] pyrimidin-6-yl)ethynyl)benzamide和tetrahydroisoquinoline-7-carboxamide类化合物作为高选择性DDR1小分子抑制剂。化合物以低nM的活性与DDR1结合并抑制其活性,而对其它460余种激酶活性明显较弱,并被国际同行多次评价为“世界首个”选择性DDR1抑制剂。进而通过国际合作,初步证实了DDR1抑制剂可以有效地对k-Ras突变性肺癌,以及博来霉素诱导的小鼠的肺纤维化和急性肺损伤模型产生良好的治疗效果(J. Med. Chem., 2013, 56, 3281; J. Med. Chem., 2015, 58, 3287; J. Med. Chem., 2016, 59, 5911; J. Med. Chem., 2018, 61, 7877; ACS Med Chem. Lett., 2017, 8, 327; Nat. Med., 2016, 22, 270)。工作被Nature旗下的SciBX:Science-Business eXchange作为"distillery"亮点专题报道 (DOI: 10.1038/scibx.2013.333),并被选为J. Med. Chem.(2016年第59卷第12期)封面。图3. 特异性DDR1/2抑制剂的设计与合成(4)高选择性Axl/FLT3双靶抑制剂作为全新的抗急性髓性白血病(AML)药物候选物JND30123AML是一种常见的血液恶性肿瘤,占全部急性白血病的70%左右。AML病程急、恶化快,致死率高居所有白血病之首,是严重威胁人们生命的恶性肿瘤类型。目前尚无特异性针对AML的靶向药物被批准上市。丁克教授团队与中科院上海药物研究所耿美玉教授团队合作通过基于结构的药物设计策略,成功设计合成了一系列能够同时靶向AML两个有效新靶点AXL和FLT3的取代喹诺酰胺类抑制剂,其中代表化合物JND30123无论在生物活性和靶标选择性方面显著优于被FDA授予“孤儿药”称号的AXL抑制剂BGB324,是针对该靶标的“Best-in-Class”化合物。JND30123表现出优异的体内外抗AML活性以及良好的体内药代性质,有望成为AML靶向治疗的理想候选药物。部分研究结果已在J. Med. Chem.发表(J. Med. Chem., 2016, 59, 6807)发表,并已申请国内外发明专利。图4. Axl/FLT3双靶抑制剂设计示意图和体内药效此外,课题组还设计和合成了多种具有成药性的先导化合物,包括:世界首个亚型选择性ERRα激动剂DK3(转让Casigene Pharm.公司),克服结核杆菌临床耐药的新型候选药物TB47(转让广州艾格),世界首个小分子选择性ZAK抑制剂等。导师介绍丁克教授课题组https://www.x-mol.com/groups/ding_ke

来源: X-MOL 2019-10-03

西安交通大学高传博教授课题组近年来工作进展

高传博教授简介高传博,1981年4月生于山东泰安,2004年本科毕业于上海交通大学化学化工学院。2009年获得上海交通大学应用化学专业博士学位和瑞典斯德哥尔摩大学结构化学专业博士学位;导师为车顺爱教授和Osamu Terasaki教授。2010–2012年在美国加州大学河滨分校从事博士后研究工作;合作导师为殷亚东教授。2012年9月回国独立开展工作,任西安交通大学前沿科学技术研究院教授、课题组长。入选“西安交通大学青年拔尖人才支持计划(A类)”和唐仲英基金会“仲英青年学者”项目。高传博教授长期从事贵金属纳米材料设计合成及其光学和催化性质的研究,在JACS、Angewandte Chemie、Chem、Chemical Science、Nano Letters、ACS Nano、Advanced Functional Materials 等国际知名学术期刊上发表研究论文55篇,其中以第一或通讯作者身份发表论文41篇(含影响因子>10期刊论文15篇),SCI引用1800余次,h指数为26。研究成果被国际光电工程学会(SPIE)、Materials Views China、《科技日报》、《中国科学报》等学术组织和媒体报道。高传博(前排左一)课题组(2018)。图片来源:西安交通大学下面简要介绍该高传博课题组近年来所取得的主要研究成果。(一)贵金属纳米材料合成方法学研究1)在贵金属纳米材料的合成中,自成核现象构成了一项重要挑战,限制了该类材料的定向合成。针对这一问题,该课题组通过在合成体系中有目的地引入配体,显著降低了贵金属盐的还原电位,从而有效抑制了自成核现象的发生,实现了多种贵金属纳米材料(如金纳米球、银纳米球、银纳米片等)的一步法、大批量、精准合成。图1:配体作用下的贵金属纳米材料的一步法大批量精准合成。(a–c) 寸的金纳米球;(d–f) 不同尺寸的银纳米片。2)配体的引入还开辟了置换反应抑制的新思路。在传统双金属核壳结构的合成中,通常以贵金属为核、相对活泼的金属为壳,否则极易发生置换反应。该课题组率先通过配体的引入显著降低了贵金属盐的还原电位,有效抑制了贵金属盐与活泼金属纳米材料之间的置换反应,得到了一系列以相对活泼的金属为核、贵金属为壳的新型纳米材料(如Ag@Au和Ag@Pt纳米结构)。该策略为活泼金属纳米材料表面沉积贵金属提供了通用方法。图2:配体作用下的置换反应的抑制及以相对活泼的金属为核、贵金属为壳的新型纳米材料。(a, b) Ag@Au纳米片;(c) Ag@Pt纳米片。3)该课题组还发现某些配体能在贵金属纳米材料的水相合成中引入类似化学镀的机理,从而有效克服贵金属盐与非贵金属盐还原电位之间的巨大差异,实现它们的同步共还原,为形貌、组成和尺寸可控的贵金属/非贵金属合金纳米材料提供了水相合成新思路。图3:配体作用下的超细合金纳米材料的水相合成。(a, b) Pt-Ni合金纳米线;(c) 配体在Pt-Ni共还原中的作用。该研究方向相关论文包括:Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 11678; Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 5629; J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19706; Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 5435; Chem. Sci., 2018, 9, 398; Nanoscale, 2014, 6, 4513; Nanoscale, 2012, 4, 2875; J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 3898; Langmuir, 2013, 29, 10559; Mater. Chem. Front., 2018, 2, 1328; Chem. Eur. J., 2018, 24, 19038。(二)贵金属表面等离子体共振性质及分子检测研究金、银等贵金属具有可见光范围的表面等离子体共振性质,在分子检测领域具有重要的应用价值。1)对于单一的金、银贵金属纳米材料,其光学活性和化学稳定性通常是“鱼和熊掌不可兼得”的关系,制约了该类材料的应用。该课题组通过金银合金化和各向异性核壳结构的设计,实现了兼具银光学活性和金稳定性的纳米材料的合成。这类材料的应用显著提升了苛刻条件下分子检测的灵敏度和可靠性。图4:具有类金稳定性和类银光学活性的纳米材料。(a, b) 金银合金纳米球胶体及其光学性质;(c) Ag@Au核壳纳米片及其光学性质。2)金银纳米间隙和尖锐结构的形成对其光学性质产生显著影响,并因局域近场增强成为表面增强拉曼散射(SERS)的热点。该课题组通过去合金化和晶体生长动力学调控等思路,设计合成了多孔金纳米球胶体、超小金纳米框架和纳米忍者飞镖等一系列新颖纳米结构,实现了高密度拉曼热点的可控构筑及其对待测物的超灵敏光学响应。最近,该课题组通过晶体表面性质调控,突破了人们对于纳米晶生长方式的传统认知,在单一金属体系中诱导了层状生长模式到岛状生长模式的转变,在金纳米晶表面实现了高密度纳米岛状结构的可控制备。基于这些新颖的纳米结构,实现了高灵敏度的分子检测。图5:金银纳米间隙和尖锐结构。(a) 多孔金纳米球;(b) 超小金纳米框架;(c) 金纳米飞镖;(d, e) 金表面纳米岛结构;(f) 多孔金纳米球优异的单颗粒SERS性能。该研究方向相关论文包括:J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 7474; Chem, 2017, 3, 678; Adv. Funct. Mater., 2018, 77, 1803199; Nano Lett., 2016, 16, 3675; Nano Lett., 2015, 15, 4448; Nanoscale, 2017, 9, 17037; Nanoscale, 2016, 8, 15689; Part. Part. Syst. Charact., 2017, 34, 1700075.(三)贵金属纳米催化研究高传博课题组在纳米催化方向的研究着眼于超小、超薄、超细贵金属纳米材料,实现它们的精准合成及复合,并揭示贵金属纳米材料在催化中的构效关系。1)贵金属纳米粒子的尺寸效应。当贵金属纳米粒子的尺寸在1 nm左右时,它们的物理化学性质和电子结构发生显著变化。在合成上实现超小贵金属纳米粒子在1 nm附近精准的尺寸调控和稳定化,并在催化中揭示它们的尺寸与其催化性质之间的构效关系,仍是一项重要挑战。该课题组使用反相胶束作为纳米反应器,实现了超小贵金属纳米粒子精准的尺寸调控(1–3 nm可调)及单颗粒微孔氧化物包覆,得到了一系列具有超小核(Au、Pt、Pt/FeOx等)–壳(SiO2、TiO2、C等)结构的复合纳米材料。他们还通过耦合贵金属盐还原和酚醛树脂的溶胶凝胶过程,实现了超小贵金属纳米粒子精准的尺寸调控及其载体化。研究发现贵金属纳米粒子在喹啉选择性加氢反应、有机醇氧化反应和水煤气变换反应中均具有显著的尺寸效应。谱学研究结果表明贵金属纳米粒子的尺寸显著影响了它们的氧化态和d带电子结构,并由此改变了它们与反应物的结合能,构成了该尺寸效应的主要原因。本研究所揭示的尺寸效应为高效贵金属纳米催化剂的设计提供了重要参考。图6:超小贵金属纳米粒子的精准合成及其催化显著中的尺寸效应。(a, b) 超小贵金属核壳纳米结构;(c) RF树脂稳定的超小Pt纳米粒子;(d) 超小Pt纳米粒子在喹啉选择性加氢反应中的尺寸效应;(e) 不同尺寸Pt纳米粒子的d带电子结构。2)超薄贵金属纳米材料。该课题组首次将银纳米晶作为模板引入到超薄贵金属纳米材料的合成中,通过抑制置换反应实现了超薄铂纳米材料(纳米片、纳米飘带等)的可控合成。银模板的引入显著降低了制备成本,并为具有新颖形貌和结构的超薄贵金属纳米材料的合成带来新的机会。其中,超薄铂纳米三角片系首次合成,其特定的晶面、独具的原子排布位错和表面缺陷等特征使其在氧还原反应(ORR)中表现出优异的电催化活性。图7:超薄Pt纳米材料的银模板法合成。(a) 超薄Pt纳米飘带;(b) 超薄Pt纳米片;(c) 超薄Pt纳米片优越的ORR催化活性。3)超细贵金属纳米材料。该课题组通过配体的引入实现了超细贵金属/非贵金属合金纳米线的水相法制备。亚硫酸盐配体的引入还导致了纳米线表面的硫修饰,可在超细纳米线的表面构筑大量的铂/非贵金属—硫界面。因此,该材料在碱性条件下显示出优异的析氢(HER)活性,优于先前报道的催化剂,有望应用于电解水制氢及氯碱工业并显著降低这些应用的电能损耗。图8:超细PtNi-S纳米线及其优越的碱性HER性能。(a) Pt、Ni及S的元素分布;(b, c) 超细PtNi-S纳米线的碱性HER性能 (1 M KOH,3 µg Pt)。该研究方向相关论文包括:Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 11678; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 15656; Chem. Sci., 2018, 9, 398; Chem. Sci., 2017, 8, 6103; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704208; ACS Nano, 2014, 8, 7297; Nano Lett., 2014, 14, 6731; J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 1366; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 9710; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 538; Nano Res., 2018, 11, 1822; Chem. Eur. J., 2017, 23, 6803; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 22161。以上为高传博课题组近年来具有代表性的工作成果,更多详情请参考该课题组的网站:http://gaochuanbo.gr.xjtu.edu.cn  。欢迎对其研究方向感兴趣的同学报考硕士、博士以及博士后岗位。导师介绍高传博https://www.x-mol.com/university/faculty/26902

来源: X-MOL 2019-09-16

Angew. Chem.大连化物所70周年庆祝专刊

为庆祝中国科学院大连化学物理研究所成立70周年,大连化物所联合Angewandte Chemie(《德国应用化学》)推出在线庆祝专刊,精选收录了自2006年以来该所在Angewandte Chemie上发表的30篇代表性论文,充分展示了化物所以可持续发展的能源研究为主导,坚持资源环境优化、生物技术和先进材料创新协调发展历程中取得的重要成果。长按识别二维码,阅读专刊原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1521-3773.Dailan-70催化基础研究是大连化物所的传统特色和优势方向之一。专刊选取了Angewandte Chemie 国际顾问编委会委员包信和院士团队在碳基材料电催化转化、高温电催化产氧以及合成气的选择性催化转化等领域取得的最新进展。Iron Encapsulated within Pod-like Carbon Nanotubes for Oxygen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 371-375. DOI: 10.1002/anie.201204958Enhanced Electron Penetration through an Ultrathin Graphene Layer for Highly Efficient Catalysis of the Hydrogen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 2100-2104. DOI: 10.1002/anie.201409524Oxygen Evolution Reaction over the Au/YSZ Interface at High Temperature. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 4617-4621. DOI: 10.1002/anie.201814612(点击阅读详细)High-Quality Gasoline Directly from Syngas by Dual Metal Oxide-Zeolite (OX-ZEO) Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 7400-7404. DOI: 10.1002/anie.201902990杨维慎和朱雪峰研究员等总结了用于分析基于NiFe产氧电催化剂的各种原位表征手段。韩洪宪研究员等发现了γ-MnO2在特殊电位窗口范围内可在强酸条件下实现稳定的电催化水分解产氧反应。Application of In Situ Techniques for the Characterization of NiFe-Based Oxygen Evolution Reaction (OER) Electrocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 1252-1265. DOI: 10.1002/anie.201802923Stable Potential Windows for Long-Term Electrocatalysis by Manganese Oxides Under Acidic Conditions. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 5054-5058. DOI: 10.1002/anie.201813361张涛院士团队首次报道了利用碳化钨催化剂实现纤维素直接催化转化为乙二醇,以及通过提高单原子催化剂的界面活性位点实现伯醇的选择性氧化。Direct Catalytic Conversion of Cellulose into Ethylene Glycol Using Nickel-Promoted Tungsten Carbide Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 8510-8513. DOI: 10.1002/anie.200803233Maximizing the Number of Interfacial Sites in Single-Atom Catalysts for the Highly Selective, Solvent-Free Oxidation of Primary Alcohols. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 7795-7799. DOI: 10.1002/anie.201803272申文杰研究员和周燕副研究员等发现了金属–氧化物界面结构及相互作用对CO催化氧化的影响。Geometrical Structure of the Gold–Iron(III) Oxide Interfacial Perimeter for CO Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 11289-11293. DOI: 10.1002/anie.201805975建立在催化基础研究成果上,大连化物所的相关工程应用也取得了长足的进步。黄声骏研究员团队在硅铝分子筛性质可控调节研究中,首次实现了“脱铝”–“脱硅”过程的桥接,在高铝含量的MFI分子筛中构造了集中、可控的微孔–介孔多级孔结构。刘中民院士和徐云鹏研究员团队利用MOFs基本结构片段修饰传统硅铝类分子筛材料,成功制备出了一系列具有较高选择性的甲烷/氮气分离吸附剂。Bridging Dealumination and Desilication for the Synthesis of Hierarchical MFI Zeolites. Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12553-12556. DOI: 10.1002/anie.201706566Decorated traditional zeolites with subunits of metal−organic frameworks for CH4/N2 separation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 10241-10244. DOI: 10.1002/anie.201905014(点击阅读详细)在太阳能转化和利用方面,大连化物所致力于解决太阳能科学研究中的基础问题和关键问题,主要包括太阳能转换过程中的高效光吸收,电子/空穴生成、传输、复合,和电子/空穴有效参与发电或化学反应等,以及系统集成理论。其中,李灿院士团队关注TiO2和Ga2O3氧化物表面相及其对光催化分解水活性的影响,并进行了深入研究。Importance of the Relationship between Surface Phases and Photocatalytic Activity of TiO2. Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 1766-1769. DOI: 10.1002/anie.200704788Photocatalytic Overall Water Splitting Promoted by an α-β phase Junction on Ga2O3. Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 13089-13092. DOI: 10.1002/anie.201207554吴凯丰研究员等系统地分析了TiO2中不同钛氧团簇相异构体对其光催化产氢活性的影响。黄家辉研究员设计合成的金银合金纳米团簇展现出了优异的光催化降解有机污染物性能。Isomerism in Titanium-Oxo Clusters: Molecular Anatase Model with Atomic Structure and Improved Photocatalytic Activity. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 1320-1323. DOI: 10.1002/anie.201809961The Structure of Au23-xAgx(S-Adm)15 Nanocluster and its Application in Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 11335-11339. DOI: 10.1002/anie.201904612邓德会研究员课题组开发一种基于石墨烯的单原子钴复合材料,用作染料敏化太阳能电池的对电极时可以显著提升光电转化效率。金盛烨研究员等发现了钙钛矿薄膜太阳能电池中,界面均匀性是晶粒–电极界面的载流子提取效率的重要限制因素。A Graphene Composite Material with Single Cobalt Active Sites: A Highly Efficient Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6708-6712. DOI: 10.1002/anie.201602097Limiting Perovskite Solar Cell Performance by Heterogeneous Carrier Extraction. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 13067-13071. DOI: 10.1002/anie.201606574韩克利研究员报道了一系列钙钛矿纳米晶发光材料,包括非铅双钙钛矿纳米晶和零维有机–无机金属卤化物钙钛矿单晶材料。Colloidal Synthesis and Charge-Carrier Dynamics of Cs2AgSb1-yBiyX6 (X: Br, Cl; 0 <= y <= 1) Double Perovskite Nanocrystals. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 2278-2283. DOI: 10.1002/anie.201811610Air-Stable, Lead-Free Zero-Dimensional Mixed Bismuth-Antimony Perovskite Single Crystals with Ultra-broadband Emission. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 2725-2729. DOI: 10.1002/anie.201812865在储能研究领域,大连化物所针对可再生能源发电及智能电网建设对大规模储能技术及电动车发展对高比能量动力电池的重大需求,重点研究储能电池用关键材料、核心部件及电池系统设计、优化、集成技术,并开展应用示范。邓伟侨研究员和吴忠帅研究员等合作制备出同时具有高比表面积和高含氮量的导电共轭微孔高分子,用作高比容超级电容器电极材料。李先锋研究员团队设计实现了长循环寿命、高能量和高功率密度并具有自修复性质的锌–碘液流电池。陈萍研究员与何腾项目研究员等利用金属的电负性差异,修饰有机储氢材料的电子性质,合成了一类新颖的有机-无机杂化的金属有机氢化物储氢体系。Conductive Microporous Covalent Triazine-Based Framework for High-Performance Electrochemical Capacitive Energy Storage. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 7992-7996. DOI: 10.1002/anie.201711169(点击阅读详细)A Long Cycle Life, Self-Healing Zinc-Iodine Flow Battery with High Power Density. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 11171-11176. DOI: 10.1002/anie.201803122Reversible Hydrogen Uptake/Release over a Sodium Phenoxide-Cyclohexanolate Pair. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 3102-3107. DOI: 10.1002/anie.201810945(点击阅读详细)大连化物所的精细化工研究以国家重大科技需求为目标和导向,以有机化学和物理化学交叉学科为学术基础,以催化材料、催化转化工程技术研究为特色,针对资源浪费严重、污染大、效率低的化学化工合成过程,开展清洁催化合成的应用基础研究。重点发展清洁催化氧化、不对称催化合成、催化选择加氢、生物质催化转化等过程,为石油化工、精细化工的发展提供创新方法和技术。在不对称催化合成方面,周永贵研究员团队发展了以氯甲酸酯为活化剂的喹啉和异喹啉的不对称氢化反应,并设计合成了一系列基于二茂铁骨架的手性可再生辅酶NAD(P)H模拟物,以氢气作为终端还原剂,利用简单的稀土路易斯酸作为转移催化剂,通过配位活化作用,可以分别实现四取代缺电子烯烃和苯并噁嗪酮等的仿生手性还原。Asymmetric Hydrogenation of Quinolines and Isoquinolines Activated by Chloroformates. Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 2260-2263. DOI: 10.1002/anie.200503073Catalytic Biomimetic Asymmetric Reduction of Alkenes and Imines Enabled by Chiral and Regenerable NAD(P)H Models. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 1813-1817. DOI: 10.1002/anie.201813400(点击阅读详细)陈庆安研究员团队开发了两种金属氢催化剂,可实现高区域选择性和高原子经济性的吲哚和异戊二烯的仿生戊烯基化反应。Catalytic Prenylation and Reverse Prenylation of Indoles with Isoprene: Regioselectivity Manipulation through Choice of Metal Hydride. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 5438-5442. DOI: 10.1002/anie.201901025万伯顺研究员等选用氮杂丙烯啶作为合成子,在钌催化剂条件下,可以和二炔发生[3+2+2]环加成反应高选择性地得到氮杂七元环吖庚因类衍生物。Ruthenium-Catalyzed C¢C Bond Cleavage of 2H-Azirines: A Formal [3+2+2] Cycloaddition to Fused Azepine Skeletons. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2861-2865. DOI: 10.1002/anie.201510820在生物质催化转化方面,徐杰研究员和路芳研究员等以生物质基粘康酸为原料,经与乙醇和乙烯发生连续的酯化反应、Diels-Alder反应以及脱氢反应,直接合成对苯二甲酸二乙酯。王峰研究员团队利用二氧化铈稳定的钌簇多相催化剂的“界面路易斯酸碱对”催化烯烃、CO和胺的三分子反应,生成新的C-C、C-N和C=N化学键,从而合成出喹唑啉酮类化合物。李宁研究员和王峰研究员以生物质平台化合物甲醛、巴豆醛和丙烯酸酯/富马酸酯为原料,发展了脯氨酸催化的三组分环加成反应,然后通过调节后续过程,分别以高产率选择性合成1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲酸和1,2-环己烷二甲酸酯。Production of Diethyl Terephthalate from Biomass-Derived Muconic Acid. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 249-253. DOI: 10.1002/anie.201509149The synthesis of quinazolinones from olefins, CO and amines over heterogeneous Ru-clusters/ceria catalyst. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12308-12312. DOI: 10.1002/anie.201806266(点击阅读详细)Synthesis of 1,4-Cyclohexanedimethanol, 1,4-Cyclohexanedicarboxylic Acid and 1,2-Cyclohexanedicarboxylates from Formaldehyde, Crotonaldehyde and Acrylate/Fumarate. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6901-6905. DOI: 10.1002/anie.201801287丁云杰研究员等以多孔有机聚合物为平台开发的新型预配位/聚合策略合成原子级别分散的单核钯催化剂,综合了载体材料的孔道效应、电子效应和离散位点的优势,可实现高区域选择性的电子无偏向的烷基烯烃的氧化Heck反应。Constructing Mononuclear Palladium Catalysts by Precoordination/Solvothermal Polymerization: Recyclable Catalyst for Regioselective Oxidative Heck Reactions. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 2448-2453. DOI: 10.1002/anie.201814493(点击阅读详细)中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)创建于1949年3月。建所以来,大连化物所面向国家需求,勇于创新,迎难而上,为我国经济建设和国防建设作出了卓越的贡献。大连化物所曾先后分出了三个研究所,即1958年在兰州分建的中国科学院石油研究所兰州分所(现名中国科学院兰州化学物理研究所);1961年在太原分建的中国科学院煤炭化学研究所;1971年在湖北襄樊分建的七机部42所(后改名航天科技集团42所,现名襄樊航天化学动力总公司)。大连化物所现有四个园区,分别为星海主所区、长兴岛所区、西山湖所区和一二九街所区,共占地105.02万平方米。目前设有7个国家级研发单元、5个研究室和涵盖11个研究部的洁净能源国家实验室(筹)。大连化物所是一个基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合、以任务带学科为主要特色的综合性研究所。大连化物所的发展战略为发挥学科综合优势,加强技术集成创新,以可持续发展的能源研究为主导,坚持资源环境优化、生物技术和先进材料创新协调发展,在国民经济和国家安全中发挥不可替代的作用,创建世界一流研究所。自建所以来,大连化物所培养和引进了若干享誉国内外的科学家及一大批高素质研究和技术人才,先后有20位科学家当选为中国科学院和中国工程院院士,3位当选为发展中国家科学院院士,1位当选为欧洲人文和自然科学院院士。大连化物所充分发挥研究所在科技创新中的优势,加强与地方政府和企业的联系,结合国家经济建设和产业需求,不断开拓新的合作渠道,构建多层次的科技合作体系。大连化物所成果转移转化由原来的项目合作、战略合作全面升级到全要素多方合作。大连化物所倡导新型成果转化模式,建设了国家双创示范基地、催化放大研究平台以及遍及全国十余个省区的成果转化基地,搭建起研究与产业的桥梁,促进科研成果转移转化,服务地方经济。2017年3月大连化物所、青岛生物能源与过程研究所开始融合发展。2017年,中国科学院依托大连化物所,组建中国科学院洁净能源创新研究院。2011年以来,大连化物所取得各类科研成果247项,以第一完成单位获得省部级以上奖励60余项,其中获得国家奖励8项,中科院、省部级一等奖12项。2013年,张存浩院士获得国家最高科学技术奖;2014年,“甲醇制取低碳烯烃技术”获得国家技术发明一等奖。(本稿件来自Wiley和大连化物所)

来源: X-MOL 2019-09-09

黑龙江大学马方伟课题组近年来工作概览

马方伟副教授简介马方伟,博士,硕士生导师,黑龙江大学副教授。主要研究方向为功能性多孔碳材料的设计与合成、超级电容器用电极材料的设计、氮气电化学还原催化剂的设计。近年来,主持国家自然科学基金1项,省自然基金1项,博士后科研启动基金1项;以主要参与人完成国家自然科学基金2项,省自然基金2项;发表高水平SCI论文13篇,其中IF > 5 的9篇,主要发表在Energy Storage Mater., J. Mater. Chem. A, Chem. Commun., Chem. Eng. J., Electrochim. Acta, J. Colloid Interface Sci. 等国际著名期刊上;获授权中国发明专利4项。本文选取马方伟副教授课题组近四年来在碳基超级电容器领域的相关文章来介绍马方伟副教授的主要研究工作。(一)生物质基碳超级电容器,作为一种新兴的能源储存装置,具有功率密度高、循环寿命长、快速充放电等优点,近年来获得广泛关注。可再生性的废弃生物质以其成本低廉、原料丰富、绿色可循环等优点成为制备超级电容器电极材料的优先选择。(1)玉米皮基多孔碳材料马方伟副教授课题组于2015年发表在Journal of Materials Chemistry A(J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 18154)的工作利用玉米皮为碳源,通过简单KOH处理制备了三维框架多级孔碳材料。作为超级电容器电极材料,在在两电极系统中,电流密度为1 A g-1时比电容可达260 F g-1,当电流密度为10 A g-1时,比电容为228 F g-1,保留率为88%。图1. 玉米皮基多级孔碳材料制备过程示意图(2)果胶基多孔碳材料2016年该课题组尝试提取柚子皮中的果胶,以氧化镁为模板,KOH为活化剂,制备了具有三维纳米结构的多孔碳材料(HPGC0.6-700)(Chem. Commun., 2016, 52, 6673)。阴离子果胶高分子与二价镁离子之间存在较强的电荷作用力,且衍生的MgO扮演着双重角色:较大的MgO微粒作为模板制造连通的大孔(孔径为70~100 nm),小的MgO晶体作为石墨化催化剂用于产生直径为10~20 nm石墨壳。基于分级的多孔结构,HPGC0.6-700具有优秀的电化学性能,在以6 M KOH 为电解液的双电极体系中,电流密度为1 A g-1时,比电容为234 F g-1。图2. 柚子皮基多孔碳材料的制备示意图(3)艾草基多孔碳材料通过磷酸、硫酸、KOH水热处理并活化制备了艾草基多孔碳材料(AWPC-P,AWPC-S, AWPC)。该文章于2018年发表在Applied Surface Science(Appl. Surface Sci., 2018, 444, 105–117)。磷酸作为催化剂,它可以催化氧和氢以水蒸气的形式去除,形成具有发达介孔结构碳材料。硫酸主要用作脱水剂,它还可以通过掺杂硫原子提供赝电容。传统的KOH激活法主要是由在激活过程中形成的K2CO3和K2O与碳反应以形成微孔孔隙图3. 艾草基多孔碳材料的制备及电镜照片AW(a);AWPC-P(b);AWPC-S(c);AWPC(d)。在以6 M KOH 为电解液的双电极体系中,AWPC-P、 AWPC-S 和 AWPC分别在1 A g-1的电流密度下能提供233 F g-1, 240 F g-1 和 250 F g-1的比电容。电流密度增大到10 A g-1时,电容保留率分别为87%,80%,70%。(二)沥青基多孔碳该课题组开展了煤焦油沥青质多孔炭的制备及超级电容性能的研究,探索了以廉价煤焦油沥青为碳前躯体,制备高性能的超级电容器电极材料的工艺路线,为实现煤焦油沥青的高附加值利用,提供了有利的理论依据和技术方法。(1)片状MgO模板法制备沥青基多级孔碳片及电容性能研究该课题组采用氯化镁为镁源,尿素为沉淀剂,制备了纳米氧化镁片。纳米MgO片为硬模板,煤焦油沥青为碳前驱体,通过预碳化后活化的方法制备了多级孔碳片。(Electrochim. Acta, 2016, 191, 854–863)所制备的片状多级孔碳片(FHPC1:2)具有多级孔结构包含大孔、介孔和微孔,大比表面积1455 m2g-1,适当的孔径(平均孔径为5 nm)和高达19 wt%氧杂原子。图4. 片状MgO模板沥青基多孔碳的SEM(a,b)和TEM(c)照片以及倍率性能图制备的FHPC1:2在三电极体系中,1 A g-1电流密度下,比电容为290 F g-1,即使在20 A g-1比电容可保持在250 F g-1。优良电化学性能主要归因于以下因素的协同作用:较大比表面积面积提供了丰富的电子/离子活性界面,多级孔结构利于电解质传递,片状结构缩短离子的传输路径、合理的孔径分布优化了离子传递和大量的氧表面功能产生了额外的赝电容和提高了电极的润湿性。(2)氧/氮共杂化泡沫状沥青基多孔碳的制备及其电容性能研究该课题组于2016年又通过原位MgO模板法和KOH活化法,利用三聚氰胺树脂为氮源,醋酸镁作为MgO来源和煤焦油沥青为碳源,制备了3D相互连接碳纳米片构成的泡沫状纳米结构的氧/氮共掺杂多孔碳。(Electrochim. Acta, 2016, 222, 793–805)图5. 泡沫状多孔碳的合成过程示意图制备的3D泡沫状多孔碳作为超级电容器电极材料,在三电极系统中,1 A g-1电流密度下,比电容为349 F g-1,即使当电流密度从10增至50 A g-1时,仍具有优良的倍率性能且电容保持率为94%。优良的超级电容器性能可能归因于3D大孔结构、相互连接的片状碳壁、中等的比表面积、适宜的孔径大小和某些活性氧/氮官能团的协同作用。(3)原位MgO(CaCO3)模板法耦合KOH活化法沥青基多孔炭高的产量制备及超电性能研究该文探索了一种简单的、易于工业化的原位模板耦合KOH活化制备沥青基多孔碳的方法。通过直接热解碳源、模板剂前驱体和KOH,合成了各种多孔碳材料。作为超级电容器电极材料,在电流密度为1 A g-1时,CPVA-Mg(AC)2-a、CRF-Mg(AC)2-a、CMF-MgCl2-a 和 CMF-Ca(AC)2-a的比电容分别为350、321、329 和 311 F g-1。(Chem. Eng. J., 2017, 321, 301–313)图6. 原位模板耦合KOH活化法沥青基多孔炭的合成过程(4)花状模板耦合原位涂覆法制备三维多孔碳纳米笼网络该课题组最近对沥青基碳的研究有了新进展,通过纳米涂覆碳前驱体与原位MgO模板碳化耦合KOH活化制备了三维碳纳米笼网络。该材料具有互联三维网络结构、交联碳纳米笼(15-24 nm大小、2.5-3 nm壳厚)、高比表面积(1470-1927 m2 g-1)、多尺度孔隙(宏/中/微孔)、均匀孔隙分布等特点。上述结构的多重协同效应促使三维碳纳米笼网络呈现出非常优秀的电化学性能(380 F g-1 at 1 A g-1)(Energy Storage Mater., 2018, 13, 57–65)。图7. 三维碳纳米网络的制备及电容性能

来源: X-MOL 2019-09-02

复旦大学李聪教授课题组近年工作概览

李聪,复旦大学教授,博士生导师,教育部新世纪人才,上海市教委曙光计划人才。1993年9月至2000年7月于武汉大学化学系获得学士、硕士学位。2004年10月于香港大学化学系获博士学位。2005年4月至2008年12月在美国约翰-霍普金斯大学医学院放射学系从事博士后研究。2008年12月作为引进人才赴复旦大学药学院工作,先后担任副教授、教授、放射药学教研室主任、科研副院长。回国工作以来,主持国家自然科学基金项目5项、上海市科委重点项目3项,以研究骨干身份参与973重大科学研究计划3项,到位基金800余万元。以第一/通讯作者身份在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Nano Lett.、Chem. Sci.、Theranostics、Int. J. Cancer、J. Cereb. Blood Flow Metab.等权威杂志发表SCI论文40篇,其中5篇影响因子大于10,平均影响因子为7.2,被引用次数超过1300次。相关工作被Nat. Cancer. Rev.、Chem. Rev.、Sci. Trans. Med.等顶级学术刊物正面评价。相关工作获申请专利12项,授权4项。2015年获国家科技进步二等奖 "中枢神经系统重大疾病CT/MRI关键技术与应用",(第2完成人);2014年获上海市科技进步二等奖 "肝纤维化无创伤诊断新方法的创建及其靶向治疗",(第5完成人);2011年或教育部科技进步一等奖 “磁共振分子影像和功能影像研究和应用”,(第5完成人);2017年获上海市浦东新区优秀科技论文一等奖。李聪教授研究工作聚焦于“脑胶质瘤微环境演变与调控”关键科学问题,针对胶质瘤“精准定位难”、“完整切除难”、“有效治疗难”、“复发控制难”等临床困境开展研究。通过开发多模态、多尺度、多维度分子影像技术和跨血脑屏障微环境响应型分子探针,在脑胶质瘤“精准定位”、“手术导航”、“药物递送”、“靶向治疗”和“微环境调控”等关键环节取得积极进展。(一)“开合有度”:靶向、高效、安全调控血脑屏障通透性新策略血脑屏障作为脑部毛细血管特殊结构对维持大脑稳态发挥关键作用,而处于肿瘤浸润区域血脑屏障的结构与功能演变与胶质瘤进展和预后密切相关。内皮细胞间“紧密连接”是维持血脑屏障功能的关键。目前临床使用高渗剂如甘露醇通过提高毛细血管两侧的渗透压“挤破”紧密连接从而提高血脑屏障通透性。但该方法对血脑屏障不可控开启往往引起脑水肿和神经损伤等副作用。因此,研究浸润区域血脑屏障结构演变和调控机制、发展高效、安全、靶向调控胶质瘤边缘区域血脑屏障通透性策略具有重要科研和临床意义。李聪教授课题组制备了一种基于树枝状高分子的纳米激动剂。该纳米激动剂可特异激活脑毛细血管内皮细胞上的腺苷A2A受体从而引起内皮细胞收缩、紧密连接暂时性开启。活体磁共振成像证实纳米激动剂能够显著提高正常小鼠脑血管通透性及模型药物入脑效率。透射电镜直接观察到紧密连接的开启及可逆恢复。免疫荧光显微成像表明血管基膜、周细胞、胶质细胞周足和内皮细胞等血脑屏障主要结构未有损伤。组织切片也未发现脑水肿、细胞凋亡、神经损伤等副作用。纳米激动剂的优势在于:1. 通过强化内源性机制可逆调控血脑屏障通透性,安全性好;2. 通过调控激动基团数目调节血脑屏障开启效率和时间窗口,为不同类型药物个性化入脑提供新的途径(ACS Nano, 2014, 8, 3678; J. Cereb. Blood Flow Metab., 2017, 37, 1410, DOI: 10.1177/0271678X16656198)。图1.腺苷2A受体激动剂可逆调控血脑屏障通透性。(A)纳米激动剂可逆开启BBB示意图;(B)动态增强磁共振成像(DCE-MRI)显示纳米激动剂提高BBB通透性;(C)透射电镜显示注射纳米激动剂后紧密连接的开启及可逆恢复;(D)组织染色表明血管基膜、胶质细胞周足、周细胞和内皮细胞等BBB主要组分未有损伤,也未发现脑水肿、神经凋亡等副作用。(二)“眼见为实”:靶向调控胶质瘤边缘区域血脑屏障通透性指导化疗药物递送由于血脑屏障的低通透性,大约98%的小分子及绝大多数的大分子药物难以跨越血脑屏障入脑。尽管胶质瘤核心区域血脑屏障结构破坏明显,但其浸润区则基本保持完整,这也是导致该区域难以示踪、难以递药、易于复发等关键原因。李聪教授课题组构建了一类腺苷2A受体(A2AR)靶向激动剂,其首先靶向胶质瘤浸润区域的新生血管,通过特异性激活A2AR信号通路,暂时性提高血脑屏障通透性。当无创影像技术发现胶质瘤浸润区域和与周围正常脑组织通透性比值达到最大时,注射化疗药物,在提高药物疗效同时降低其对正常组织的毒副作用。血脑屏障阻止药物入脑并发挥疗效是几乎所有中枢神经系统疾病治疗面临的共同难题。基于腺苷受体激动剂的血脑屏障靶向调控技术和影像指导下的递药策略可以拓展到包括脑血管疾病、神经退行性疾病和精神类疾病等其他中枢神经系统疾病的治疗,具有重要的科学和临床意义(Theranostics, 2018, 8, 3126)。图2.调控胶质瘤边缘区域血脑屏障通透性指导化疗药物递送。(A)尾静脉注射Gd3+-DTPA(上排)或靶向激动剂Den-RGD-Reg联合Gd3+-DTPA(下排)处理后的胶质瘤原位移植裸鼠T2W-MR、T1W-MR和DCE-MR图像。(B)靶向纳米激动剂处理后小鼠脑部的Ktrans图。注射纳米激动剂45 min后再注射Gd3+-DTPA,白线圈出区域为肿瘤实质部分,白线圈和黑线圈之间为肿瘤边缘,蓝线圈出区域为对照脑组织。(C)注射纳米激动剂后,胶质瘤实质、胶质瘤边缘和对照脑组织的平均Ktrans值。(D)注射纳米激动剂30 min、45 min、60 min后在胶质瘤边缘和对照脑组织间的Ktrans比值。(三)“双管齐下”:肿瘤微环境双模态响应探针引导脑胶质瘤手术切除手术切除是胶质瘤治疗的重要手段。保守切除残留的微小病灶会导致肿瘤早期复发,而激进切除则有可能破坏肿瘤周围的重要功能区,造成失语、瘫痪等严重后遗症。李聪课题组制备了一类肿瘤微环境双模态响应探针引导脑胶质瘤手术切除。该类探针通过受体介导转胞吞作用跨越血脑屏障。在肿瘤酸性环境中特异性自组装形成三维球状聚集体并伴随T1加权磁共振信号和表面增强拉曼信号同时增强。高信噪比磁共振成像用于手术前胶质瘤准确定位,而具有超高灵敏(10-12-10-15 M)的表面增强拉曼信号用于手术中引导肿瘤切除”。由于酸性环境是几乎所有固体肿瘤普遍特征,pH响应探针将较少受到肿瘤异质性影响,可实现不同类型胶质瘤普适性示踪和导航;此外胶质瘤浸润区域血脑屏障结构相对完整。跨血脑屏障探针能够提高对胶质瘤边缘的示踪信噪比和准确率”。双模态响应型探针能够实现手术前肿瘤磁共振定位像和手术中拉曼导航像的实时比对,若能应用于临床,则有望克服开颅手术过程中脑移位造成的导航信号偏倚,对提高胶质瘤浸润部位切除率并避免损伤邻近重要脑功能区均有积极临床意义(Adv. Mater., 2017, 29, 1603917; Nanoscale, 2017, 9, 7930)。图3. pH双模态响应探针引导胶质瘤切除示意图图4. 探针在肿瘤酸性环境中特异性聚集(四)“正中靶心”:纳米抑制剂阻断MET通路提高脑胶质瘤靶向治疗疗效间质上皮转化因子(mesenchymal-epithelial transition factor, MET)蛋白是一类跨膜受体,属于络氨酸激酶受体超家族,也是肝素生长因子的特异性受体。MET受体活化能够激活多种下游信号通路,促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。MET通路异常与肿瘤耐药、转移风险,不良预后等呈正向相关。MET信号过度活化与胶质瘤预后密切相关。研究发现,29%的高级别胶质瘤病人具有MET过度活化特征,且这些病人的中位生存期较MET低表达或不表达病人平均缩短2.6个月。发展新类型的MET抑制剂,不但可以作为抗体和小分子抑制剂外的另一种选择,在降低治疗成本、提高治疗效果,克服耐药性等方面有重要的临床意义。cMBP是MET受体特异性靶向多肽,可抑制其下游信号通路的激活,但其循环时间短,易被降解。本工作将多条cMBP连接于树枝状高分子得到的纳米抑制剂具有多位点效应。与游离cMBP相比,纳米抑制剂对MET受体的结合常数分别提高了32倍和332倍。与游离cMBP多肽相比,纳米抑制剂对U87MG肿瘤细胞呈浓度依赖性抑制。免疫印迹分析结果证明纳米抑制剂能够以浓度依赖性方式有效抑制MET及其下游各个关键信号通路蛋白的磷酸化。而且病人脑胶质瘤和U87MG原位移植瘤切片均显示pMET在胶质瘤边缘,特别是肿瘤血管腔侧高表达,而在正常脑组织表达量很低。该纳米抑制剂可以有效抑制MET信号通路的活化,实现与小分子抑制剂相当的抗肿瘤作用,有望成为抗体和小分子抑制剂外的另一种新类型的MET抑制剂并克服靶向治疗耐药性问题(Nano Lett., 2018, 18, 5488-5498)。图5. 纳米抑制剂阻止MET受体的二聚化及下游多种信号通路活化(五)“否极泰来”:调控小胶质细胞表型极化优化神经炎性微环境小胶质细胞(Microglia)是脑部驻地免疫细胞,为中枢神经系统最主要的免疫防线。小胶质细胞在生理条件下处于静息态(M0表型),发挥“免疫监视”作用。病理状态下,小胶质细胞迅速激活并伴随转录适应性功能变化。经典激活型(M1极化)小胶质细胞释放促炎因子和毒性物质杀灭病原体。而替代激活型(M2极化)小胶质细胞则通过促进组织修复和再生实现神经保护作用。过度激活的M1表型小胶质细胞会引起神经元失能、损伤和退变,并在脑血管疾病、神经退行性疾病、神经发育障碍和精神性疾病中扮演重要角色。因此,调控小胶质细胞表型极化将为治疗炎性相关神经系统疾病提供新的思路。胞内活性氧簇(ROS)在小胶质细胞表型极化过程中发挥关键作用。例如,抑制线粒体电子传递链提高ROS浓度可促进M1型极化。同时,抑制NADPH氧化酶活性降低ROS浓度可阻止M1型极化。因此,改变胞内ROS水平可能调控小胶质细胞表型极化。该研究构建了直径小于5纳米的氧化铈纳米粒,其表面共存Ce3+和Ce4+两种价态,价态间的相互转换赋予纳米铈同时、高效、持续性消除过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)及羟自由基(OH)等多种ROS的能力。实验结果显示:乏氧条件下,纳米铈能够阻断NF-κB炎性信号通路,抑制iκB磷酸化降解和P65的核转移,降低促炎性细胞因子表达水平同时提高抑炎性细胞因子表达,最终促进病理条件下小胶质细胞M1到M2表型逆转。经纳米铈预孵育的小胶质细胞降低了乏氧条件下共孵育神经元细胞的死亡,显示出神经保护效应。该项工作揭示了ROS在调控小胶质细胞表型极化中的关键作用,为病理条件下促使脑内免疫微环境再平衡提供了新途径(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 130, 5910)。图6. 纳米铈消除ROS调控小胶质细胞表型极化相关机制图以上为李聪课题组近年来具有代表性的工作成果,其它更多具体详细的信息参见下列网站,或发送邮件至congli@fudan.edu.cn。本课题组欢迎有志于影像学、药学等研究方向感兴趣的同学联系报考硕士、博士研究生。导师介绍李聪https://www.x-mol.com/university/faculty/17020课题组网站www.congli.fudan.edu.cn放射药学教研室网站http://spfdu.fudan.edu.cn/Department/Index.aspx?BID=81

来源: X-MOL 2019-08-20

iScience靠什么对飙老牌OA期刊?来看主编访谈

2018年3月,iScience 创刊号正式与读者见面,为推动生命、物理和地球科学等领域发展的重要基础与应用研究提供了新舞台。作为Cell Press细胞出版社全新的跨学科开放获取期刊,iScience 迄今已有19期面世。与其他老牌开放获取(OA)期刊相比,iScience有什么独特之处?iScience如何保证所发表论文的品质?对于大家比较关心这些问题,我们特别邀请了iScience的两位主编Simona Fiorani和Stefano Tonzani来为大家详细解读。iScience主编专访Q1. 请介绍下iScience的编辑团队。Simona Fiorani和Stefano Tonzani:iScience编辑团队有着非常多样化的科学背景。Simona是一位分子生物学家,而Stefano是一位化学物理学家。团队的其他成员包括Tina Zhang(材料科学)、Jian Li(凝聚态物理学)、Swapnika Ramu(癌症生物学)、Dorota Badowska(行为神经科学)、Sheba Agarwal(分子生物学)、Rituparna Chakrabarty(神经科学和结构生物学)和Alessio Bolognesi(遗传学和细胞生物学)。另外, Michelle Muzzio(化学/能源)将于今年9月底加入我们。我们的团队分布在全球各地,在美国(波士顿)、欧洲(伦敦和阿姆斯特丹)和中国(北京)都设有分部。我们团队会组织很多的视频会议,尽量兼顾不同时区的时间,这其实非常有趣!Q2.  iScience涵盖的研究领域有哪些?为什么Cell Press细胞出版社非常重视这本期刊?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:iScience是一本跨学科期刊,旨在涵盖所有科学领域。因为去年才刚刚创刊,所以我们将在拓展新领域上不断努力——了解新的领域和杰出的科学家令人非常激动。Q3. iScience有什么独特之处?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:本刊一个非常明显的特征就是其跨学科性。我们相信,为了解决人类所面临的挑战,世界需要科学家们走出去,让各种想法碰撞出新的火花。研究的资助者们似乎也有同样的想法,有越来越多资金投入了跨学科领域的研究。在这一背景下,为了改进跨学科研究审查和发表方式、开展不同团队之间的合作,我们缺少一本这样的出版物。我们的目标是为在相似主题上努力但还没有互动交流的科研团体之间搭起一座桥梁,为我们的读者带来令人欣喜的结果,这些研究成果或许还能应用于他们在其他领域的研究。我们会有选择性地发表研究——只有推进其研究领域发展的论文才能在iScience上发表。Q4. 您可以告诉我们关于期刊编辑委员会的更多信息吗?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:我们很荣幸地邀请到了一支绝佳的科学家团队为本刊提供帮助,编委会成员们来自世界各地,其研究涉及多个学科领域。其中的许多科学家同时也是跨学科实验室的负责人,因此他们很清楚这类研究所面临的挑战和可能的收获。我们的小型咨询委员会由知名科学家组成,当我们想要做出重大改变时,他们能为我们指明方向,与我们一同乘风破浪。例如,iScience采用结构化评审问卷,而杨学明教授和蒲慕明教授等科学家在此方面所提供的帮助具有重要的价值。规模更大的编辑委员会是我们与各个科学团体之间联系的重要桥梁,不仅协助我们评审论文稿件,而且在创建特刊等编辑项目中发挥带头作用。关于结构化评审问卷iScience引入新的结构化评审问卷Q5. 请介绍一下iScience从投稿到发布的基本流程。Simona Fiorani和Stefano Tonzani:与所有Cell Press细胞出版社旗下的期刊审阅流程相同,iScience的编辑们对我们发表的内容有最终决定权,有时甚至会推翻审稿人的意见。作者提交稿件后,我们的编辑会认真分析该项研究,判断其是否符合我们的质量标准。如果符合,我们会进一步确定该成果的所属领域/学科——这对于跨学科论文来说尤其重要,因为1+1常常会产生大于2的结果。基于这一理解,我们将建立同行评审小组,从而确定需要评估的领域及其评审次序。我们的审稿人将会通过填写结构化表单提出建议,该表单在主要/强制性修改以及次要/可选的修改之间划了明确的界限,因此作者能明确知道修订的要求。我们的审稿速度非常快,编辑初审通常在3-5天之内,同行评审约三个星期左右就能给出首次回复,这个时间对于研究发表来说具有一定的竞争力。论文准备好后,我们会立即在线发布——作者接受的版本通常在论文接收两天后即可在线查看。Q6. 将论文送至评审的标准是怎样的?接收论文的标准呢?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:论文进入外审环节的基本条件是该研究推动了特定领域或跨学科领域的进步。如果希望得到接收,论文需要经得起审稿人的严格审查。Q7. 您能介绍一些iScience在2018年发表的重要文章吗?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:2018年,我们发表了有关电池、3D打印人体肠道组织、可穿戴设备的可拉伸导体、基因组学、进化等方面的研究。相关论文请参见文章底部。Q8. 您能给出“跨学科性”的具体定义吗?基于这一定义,iScience为此有哪些举措?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:我认为,跨学科科学有各种不同的类型:来自不同学科的科学家合作的科学;虽然是针对具体领域,但可以激发其他领域研究的科学;还有从不同角度看待同一问题的科学。我们致力于让所有类型的研究都能在iScience上找到归属感;同时我们将为值得发布的论文简化其发表流程。在名为“幕后故事”(backstory)的栏目文章中,我们的作者详述了他们在面对跨学科研究相关挑战时的解决方法。此外,iScience编辑经常会举办一些研讨会,为克服这些障碍提供建议。点击查看iScience背景故事iScience交叉科学幕后故事丨地球化学与临床医学的相遇Q9. iScience是否只发表跨学科的研究?Simona Fiorani和Stefano Tonzani:iScience既发表跨学科研究,也注重某一特定领域的研究。我们努力的目标是向更广泛的受众呈现针对具体学科的研究,我们最终呈现的论文不仅需要让科学家所在领域的研究团体能够理解,而且要让更多受众看得懂。Q10. iScience发表哪些类型的文章? Simona Fiorani和Stefano Tonzani:本刊所发表的研究论文在长度方面不受限制。此外,我们还会发表综述和观点文章,它们对最先进的技术一探究竟,展示了对某一领域未来的前沿展望。我们致力于研究的完整性,因此设置了“方法公开”这一详述实验步骤的部分,同样没有长度限制,作者必须在其中独立地阐明他们所进行的工作。长按识别下图中的二维码查看相关论文电池MOF-derived Cobalt Sulfide Grown on 3D Graphene Foam as an Efficient Sulfur Host for Long-Life Lithium-Sulfur Batteries3D打印人体肠道组织Bioprinted 3D Primary Human Intestinal Tissues Model Aspects of Native Physiology and ADME/Tox Functions穿戴设备的可拉伸导体Printable Metal-Polymer Conductors for Highly Stretchable Bio-Devices基因组学A Fast and Flexible Framework for Network-Assisted Genomic Association进化Evolution and Developmental Diversity of Skin Spines in PufferfishesiScience近期论文精选iScience 一周编辑精选中山大学黄哲钢团队:合理的分子设计提高药物递送效率厦门大学侯旭团队研发可控液液界面印刷技术点击“阅读原文”,访问iScience主页

来源: X-MOL 2019-08-14

发帖习惯,可能暴露你的健康状况

互联网时代,社交媒体是一种生活方式,很多人习惯于在社交网络上分享自己的动态、心情或感悟。浏览完一个社交网络爱好者的朋友圈后,我们能够了解这个朋友的许多私人信息,包括外貌、性格甚至健康状况。近期,来自宾夕法尼亚大学的学者发表了一项最新研究成果,他们通过分析志愿者的Facebook帖子,准确预测了他们的健康状况,其中,对糖尿病和包括焦虑、抑郁、精神病的精神健康状态的预测尤为准确。利用Facebook帖子预测志愿者潜在疾病的方法。图片来源:PLoS ONE研究人员从999名志愿者的近100万条Facebook动态中抓取了2000多万个单词,并进行编码,生成“词语云”,经过学习预测模型后输出他们关注的21种疾病类别的预测结果,并与人口统计信息的预测结果进行对比。两种预测结果都由电子病例来验证。研究人员关注的21种疾病。图片来源:PLoS ONE研究人员将志愿者的电子病历(EMR)与他们的社交媒体数据联系起来,以确定他们是否可以通过社交媒体上发布的语言预测个人的医疗诊断,以及他们是否可以从社交媒体帖子中识别出特定的疾病标记。该团队构建了三个模型来分析他们对患者的预测能力:一个模型评估了Facebook的后期语言,另一个模型评估了年龄、性别种族等人口统计信息,以及最后一个模型组合了两个数据集。研究人员表示:“这是第一项利用Facebook上的语言预测人们状况的研究,它能够有效得将患者的日常生活与健康联系起来,提供了个性化医疗的新方式。”研究结果表明,与年龄、性别和种族等标准人口统计学因素相比,仅使用Facebook语言可以更好地预测10种医疗状况(见下图)。Facebook和人口统计数据对不同疾病预测准确性对比。图片来源:PLoS ONE尤其需要关注的是,与人口统计信息相比,Facebook帖子中使用的语言在预测糖尿病和精神健康状况(包括焦虑、抑郁和精神病)方面特别有效。帖子中的抓取出的高频词是一些疾病的有效“标记物”。例如,酒精滥用的标志是提到饮料、醉酒和瓶子。表达敌意的言论,如愚蠢和某些咒骂,则作为药物滥用和精神病的指标。而和抑郁症最相关的话题一般是身体(例如胃痛、头痛、伤口)和情绪困扰(例如痛苦、哭泣、眼泪)方面的词汇。而性传播疾病患者的社交媒体中则常常出现需要“打星号”的词语。不同“词语云”预测的疾病(第二行真的很粗鄙了)。图片来源:PLoS ONE研究人员还发现了一个有趣的现象。糖尿病的语言标记出现了很多宗教词汇(例如上帝、家庭、祈祷)。这当然不意味着信仰某种宗教(吃糖教除外)会导致糖尿病,而是暗示了宗教或许会在糖尿病管理或控制中起作用。研究人员在论文中写道:“每天有超过20亿人通过社交媒体分享他们的日常生活信息,透露出他们的情绪、个性、性别、年龄、种族、行为等等。这些内容对医生的诊断来说无疑是重要的,尤其对一些生活习惯或状态造成的慢性疾病。临床医生不可能看到这些内容。我们第一次将电子病历数据与志愿者的社交媒体数据联系起来。我们发现患者的Facebook状态可以预测许多健康状况,确定疾病发作或恶化的可能性。”这对于及时干预疾病进程无疑有重要帮助。不过凡是涉及社交媒体的数据,安全性和隐私保护总是不能绕开。利用社交媒体进行疾病的预测甚至辅助诊断自然有其独到的优点,但从另一个角度说,这些数据可能会暴露用户健康方面的隐私。此外,有一个人工智能时代的伦理学难题:如果通过准确率极高的数据分析发现一个人的犯罪概率极高,执法部门应该在他犯罪之前采取措施吗?类似的,如果本文讨论的技术变得非常成熟,能够预测出一个人极大概率会变成酒鬼、神经病甚至瘾君子,有关部门应当采取什么措施呢?当然,我们希望互联网、社交媒体、人工智能代表的技术浪潮能够最大程度地改善人们的生活,并把“恶”的一面控制在最小程度。没有人愿意自己发的朋友圈被某些人或公司用来推销药物、保健品,或者推广“XX系”医院吧?想想都有点不寒而栗。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):Evaluating the predictability of medical conditions from social media postsRaina M. Merchant , David A. Asch, Patrick Crutchley, Lyle H. Ungar, Sharath C. Guntuku, Johannes C. Eichstaedt, Shawndra Hill, Kevin Padrez, Robert J. Smith, H. Andrew SchwartzPLoS ONE, 2019, DOI: 10.1371/journal.pone.0215476(本文由氘氘斋供稿)

来源: X-MOL 2019-08-10

Nature Chem.投稿故事 | “最后的挣扎”

编者按:昨天我们报道了犹他大学Matthew S. Sigman教授、刘建波博士等人的Nature Chemistry 工作——“行走”的碳链:首次对映选择性构建远程叔碳中心C-F键。在我们联系刘建波博士邀请他与读者们分享相关经验和经历时,他半开玩笑地称这项工作为“最后的挣扎”。这篇文章背后有着怎样的故事?且听刘博士慢慢讲来。时间倒回到2018年的新年。“实在不行就回来吧!”……视频那头,妻子在通话结束前无奈地说道。确实啊!2017年2月6日我只身来到美国,留下刚坐完月子不久的妻子和不到半岁的女儿。翻开日历,日子已经划过了2018年的元旦,也就是说,如果没有新的课题,一个月后我就可以走人了。从住所步行到实验室只需要一刻钟,但刺眼的冬雪和纠缠的思绪让我感到这段路格外漫长。“其实也没什么,这么多海外学子,也不是每一个都能有所成就。”我自我安慰着,同时准备着最后的挣扎。在中科院上海有机所卿凤翎老师课题组读博士期间,我的研究方向是有机氟化学,而博后所在的Matthew Sigman课题组的特色是不对称Heck-relay反应。在之前的十个多月我尝试了许多Heck-relay和氟化学结合的想法(图1),比如Heck-relay三氟甲基化/氟化/三氟甲氧基化,但都无疾而终。其实这种毫无基础的尝试风险很大,没有任何文献支撑这类反应的可行性。但是,我博士期间的导师卿凤翎研究员时常教导鼓励我们要敢于尝试,“毫无跨度和创新的尝试那不是科研”。与此同时,Matt(实验室里对Matthew Sigman教授的称呼)也很支持我开发这一类的新反应,尤其是三氟甲基化和氟化Heck反应。图1. Heck-relay和氟化学结合的设想从一个idea到失败,到新的idea再到再次失败,半年多的屡战屡败,渐渐让我认识到我需要思维上的改变。构建手性三氟甲基和手性氟,除了直接三氟甲基化/氟化Heck-relay,我还可以选择间接的烯基三氟甲基/烯基氟底物的芳基化Heck-relay(图2)。反应设计之初,Matt并不看好,原因是他认为三氟甲基/氟取代的烯烃双键活性低,难以进行第一步插入反应。另一方面,这类底物并不好合成,也就是说即使这类反应成功实现了,但是繁琐的底物合成会直接影响反应的应用前景。而后的实验结果也证明了他的看法,三氟甲基取代的烯烃因其大位阻和强吸电子效应,原料大部分都没有发生反应。图2. 烯基三氟甲基/烯基氟底物的芳基化Heck-relay设想烯基氟底物就是我“最后的挣扎”了。不过,这类化合物似乎一直不太被人所重视,没有任何文献报道过此类烯基氟底物的制备。于是我开始尝试利用芳基氟的制备方法,最终以16%的产率拿到30 mg烯基氟底物(图3)。现在回过头来看,这装在一个小小玻璃瓶里毫不起眼的30 mg白色粉末,正是延续我博后之旅的关键。图3. 烯基氟底物的制备初次尝试烯基氟底物的Heck-relay芳基化反应便以40%的收率拿到产物(图4)。凭借产物叔碳氟独特的氟谱和碳谱,可以确定这就是我们想要的反应!到现在我还记得那一刻的心境,并不仅仅是欣喜,还有一种突破壁障之后的轻松与安宁。图4. 烯基氟底物的Heck-relay芳基化反应然而,由于Matt极少涉猎氟化学,他并不能确定该反应的独特之处。于是Matt向UC Berkeley的氟化学专家F. Dean Toste教授发邮件询问反应的前景如何。作为Matt的好友,Toste教授没有任何保留,不仅认可了该反应的重要性,同时还将他们手上准备发表的烯基氟合成新方法全部发给了我们,邮件部分内容截图如下(图 5)。图5. Toste教授的邮件部分内容Toste课题组发展的烯基氟合成新方法非常实用,底物合成普适性和产率都十分令人满意。这番梦幻般的助攻,让我感慨万分——“好运终于肯眷顾我了”,这就是所谓“一事顺则事事顺”么?没什么说的,迅速完成条件优化,以90%的产率和99:1的er值得到产物。之后经历了没日没夜的三个月劳动,苯硼酸和烯基氟底物的拓展顺利完成。而后的长链拓展是个大挑战!首先是底物合成,其次是长链底物会不会不适用于目标反应。这种担心源自于我们课题组之前的工作,很多新开发的Heck-relay反应往往只局限于烯丙醇类底物,一旦底物换成高烯丙醇反应就不进行了。尝试了不下十种策略,最终发现只有通过氰化反应才能实现底物链延长而同时保留烯烃构型(图6)。功夫不负有心人,长链的底物也能很好的进行Heck-relay,甚至远隔五个碳依旧可行(图7)。图6. 长链底物合成图7. 长链底物的Heck-relay反应方法学文章最后的拼图往往是应用。Matt也建议我尝试做一些药物分子,Scifinder查询后我们找到了一些复杂分子。令人遗憾的是,那些药物分子只以外消旋体出现在专利里,其真实性和应用性不得而知。即使硬着头皮做了三个复杂分子,终究还是没被采用。时间来到2018年10月31日,文章首先被Matt信心满满地投到Nature。或许所有的老板都对自己的好文章信心满满,那种感觉仿佛“望子成龙”一般。不过现实很骨感,两周之后Nature 编辑部就退回了稿件,原因是机理太陈旧。再投Science,一个月后也被拒稿,原因令人深省——我们反应的叔碳氟产物并不存在于已知的任何药物里。接下来,Matt想直接投JACS,因为他为这篇文章已经倾注了太多精力,不想再被Nature Chemistry 极其拖沓(相比于JACS)的审稿过程所消耗。对于Matt来说,这只是众多文章中的一篇;但对于我这个一作来说,这可能是我这近一年努力成果发顶刊的唯一机会。还好,经过一番沟通Matt答应我转投Nature Chemistry。而后的审稿过程是正如此前所料的一样漫长,中间还要加上圣诞节和新年假期,一审在两个月后才姗姗来迟,好在问题不多,按照要求修改之后也顺利通过了二审。算一算,从投稿到正式接收正好七个月,而从设计反应到文章发表一共历时两年。如今面对online的文章,内心依旧澎湃!感谢这两年的时间,让我体验到“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的感觉!感谢我的妻子,在背后默默支持着我,支撑起一个家庭!感谢卿老师和有机所,给我出国的宝贵机会!感谢Matt,对我工作的专业指导和支持!感谢Toste教授,给我最为关键的助攻!感谢所有帮助我的家人,老师和朋友!往返实验室的路上,我总会拿起心中的酒杯:“一杯敬朝阳,一杯敬月光,一杯敬故乡,一杯敬远方!”凌晨每个时间段的盐湖城,你是如此沉静,我会将你封存在我的青春记忆里!PS:封面的《阿凡达》剧照,献给懂得的人。(本文由刘建波供稿)

来源: X-MOL 2019-08-05

很“污”的手机

你的手机真的很“污”,你知道吗?别害怕,不是说你手机里存的图片和视频,本文说的“污”和手机存了些什么内容并没有关系,而和它接触的东西有关。图片来自网络很多人都听说过这样一个“都市传说”:手机比马桶还要脏,因为手机表面的细菌数量多到数不清后面有几个零。且不说这样的一个结论是否有意义(细菌多就一定致病吗?),但这确实是一个吸引眼球的话题,曾经引发了各种媒体的争相报道。手机表面的细菌问题也曾引起过央视的关注。图片来源:央视网笔者有一年过年回家,就接受过七大姑八大姨煞费苦心的重口味科普,“一看你这手机就没擦过的呀,这简直和几年没刷的马桶没两样的呀!你这就像在马桶上大便后不洗手直接吃饭,这样身体怎么能好的咯!来来来,这是刚买的消毒巾,赶紧擦下~~~”而彼时笔者正伸出了十秒钟前还在玩手机的那只手,抓住大鸡腿想往嘴里送,听完以后可怜的小手尴尬地悬在空中进退两难,仿佛手里握着的不是大鸡腿,而是大……图片来自网络作为一名研究化学的医学博士,笔者确实相信手机很“污”,毕竟这玩意天天握在手里,从厕所到餐桌,从实验室到卧室……但是我依旧不会认真清洗手机,第一个原因是穷,买的便宜手机不防水(消毒的75%乙醇中也含25%的水呀);第二个原因是我的手机买来三年就没消过毒,也没见我因为这个生病……但是,近期的一项研究改变了我的看法,让我下决心认真清洁一下自己的手机。加拿大多伦多大学环境化学的研究者Miriam Diamond指出,手机的“污”,最大问题可能在于其对有毒化学物质的富集。[1-2]不做化学实验的同学会说,我们去哪富集化学物质?那就是无所不在的塑料制品。现代家庭中必然有很多塑料制品,小到挂钩贴膜,大到桌椅电视,塑料制品的存在大大降低了家居用品的购置成本。由于这些家居用品的塑料通常是不与食品直接接触,因此在制造标准上与食品用塑料有很大不同,尤其是对阻燃剂与塑化剂的容忍度。其中阻燃剂使高分子聚合物难以燃烧,提高其使用安全性;而塑化剂则增加塑料的可塑性及强度。有机磷酸酯类化合物(Organophosphate ester, OPE)既能阻燃又能增塑,在塑料制造业中广泛应用。八种较为常见的OPE毒理学研究指出,OPE对于人类健康有着不利的影响,会影响女性的生育能力、儿童的发育健康,并可能与一些种类的癌症有着密切的关联。这类化合物添加在家居用品中本身并没有太大问题,虽然其中的一部分会蒸发出来,或者混合在居家粉尘中,但是总量不大,影响也不够显著。毕竟没有人会把鸡腿直接放在桌子上,或者没事干就抱着电视机亲两口(某些奇葩除外……)。很不幸的是,智能手机的普及改变了这一切。Miriam Diamond的课题组在加拿大安大略省的51户家庭中,对住户的双手表面、空气、粉尘、居住者的尿液,以及各种电子产品表面进行了取样,在精密的样品前处理后,利用UPLC-MS/MS或GC-MS对超过20种的OPE进行定量检测,分析各个样品浓度之间的潜在关系。[1]各样品中检测出的OPE种类相关性的分析。图片来源:Environ. Int.[1]在对数据分析后,研究人员得到了一个令人惊讶的结论:在收集的样品中,居住者手上OPE浓度与种类同手机表面的直接相关,而其又与尿液中OPE代谢物的浓度有着显著的关联。也就是说,手上与手机上的OPE直接进入了人体。那么手机上的OPE到底是“外来”的(通过手沾染上),还是来自手机自身的材料呢?借助质谱分析技术,研究团队得出结论:手机表面的OPE绝大部分都是“外来”的。首先是因为在其表面发现的OPE的种类远远超出其生产过程中所需要的品种;其次是很多人的手机都是金属背板+玻璃屏幕的组合,塑料的面积很小,只集中在天线部位(看来受访加拿大人不怎么用手机壳,也不爱贴膜)。从手机上检测出的OPE的种类及浓度。图片来源:Environ. Int. [1]也就是说,从手到口是OPE进入人体的最直接途径,而手机在其中起到了媒介作用。仔细一想,这个结论很符合现代人的生活习惯:居家生活中手到处接触是很正常的,同样我们也会把手机到处放。更何况,手机点餐已经是生活中的常态;就算是实体菜单,点完坐等上菜的时候,又有几个人会不掏出手机刷刷微信微博?菜上来了,先拍照后吃饭的也不少见吧?在这个过程中,手与手机会各自富集OPE,并在我们使用手机时发生交互,富集在手机上的OPE又会回到我们的手上。该研究的对象是加拿大居民,如果此时吃的是三明治、汉堡等直接上手的食物,那么OPE就直接入口了。对于咱们中国人,虽然我们的正餐多是用筷子等餐具,但是爱吃三明治、汉堡、匹萨的也不少,包括薯片、辣条、肉干等在内的零食,都是直接上手吃的。因此,Miriam Diamond建议大家一定要记得经常清洗自己的手机,防止过多摄入OPE,对健康造成危害。笔者研究了一下,靠水、湿巾等生活中常用的水基清洗剂去除OPE难度较大,原因是大部分OPE在水中微溶。大部分OPE在醇、酮中的溶解度尚可。在实验室的小伙伴可利用乙醇等较为安全的有机试剂擦拭手机,而已经脱离苦海的同志们则可以去药店买点医用酒精擦拭手机。图片来自网络胆大的同学也可以试着用老婆的卸妆水或卸妆油……看看是被OPE毒死来得快还是被老婆揍死来得快。当然了,以上的前提是别损坏手机,即使您的手机有很高的防水级别,也别直接丢乙醇里泡澡。擦拭是最稳妥的办法,否则搞坏了手机,笔者可不负责。这项研究对于科研人员还有一项启示:不要边做实验边玩手机,做实验一定要戴手套,尽量将实验与生活隔离。家庭环境尚有OPE可以传播,实验室环境中化学环境更是复杂,也许一个不注意,有毒有害物质就会从实验室通过手机等用品污染到生活环境中,最后被意外摄入体内。最后,本平台郑重提示:无论您是打算用水还是用有机溶剂擦拭手机,都存在着损坏手机或周边配件的可能性,请谨慎尝试,三思后行。本平台推荐此文的目的不是建议大家擦手机,而是建议大家适度远离手机,尤其在餐桌上。参考文献:1. Are cell phones an indicator of personal exposure to organophosphate flame retardants and plasticizers? Environ. Int., 2019, DOI: 10.1016/j.envint.2018.10.021https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412018309656?via%3Dihub2. A Conversation with Miriam Diamond. ACS Cent. Sci., 2019, 5, 927-928, DOI: 10.1021/acscentsci.9b00555https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.9b00555(本文由BingzzZ供稿)

来源: X-MOL 2019-08-03
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