可儲氫的“納米巧克力”結(jié)構(gòu)創(chuàng)建

據(jù)美國化學(xué)學(xué)會（ACS）期刊《ACS Nano》上發(fā)表的一項研究，德國電子同步加速器（DESY）團(tuán)隊開發(fā)出一種創(chuàng)新方法，可將納米粒子變成簡單的儲氫庫。

具有高度揮發(fā)性的氫氣被認(rèn)為是未來很有前途的能源載體，可為飛機(jī)、船舶和卡車提供氣候友好型燃料，并允許生產(chǎn)氣候友好型鋼鐵和水泥——這取決于氫氣如何生成。然而，儲存氫氣的成本很高：要么將氣體保存在壓強高達(dá)700巴（壓強單位，1巴=100千帕）的加壓罐中，要么將其液化，這意味著須將其冷卻至-253℃。這2個過程都會消耗額外的能量。

DESY納米實驗室負(fù)責(zé)人安德雷斯·斯蒂爾領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊設(shè)計了一種新方法，將氫儲存在由貴金屬鈀制成的直徑僅為1.2nm的微小納米粒子中。鈀可以像海綿一樣吸收氫的事實早已為人所知。

這些微小粒子足夠堅固，它們由稀有貴金屬銥制成的核也很穩(wěn)定，并附著在石墨烯載體上。斯蒂爾說：“我們能夠?qū)⑩Z粒子以僅2.5nm的間隔附著在石墨烯上。這會形成一種規(guī)則的、周期性的結(jié)構(gòu)。”

斯蒂爾表示，接下來，研究人員希望確定使用這種新方法可以實現(xiàn)的存儲密度。然而，在進(jìn)行實際應(yīng)用之前，仍然需要克服一些挑戰(zhàn)。例如，其他形式的碳結(jié)構(gòu)或是比石墨烯更合適的載體，研究人員正在考慮使用含有微孔的碳海綿。（科技日報）

“毛狀納米晶體”可減少癌癥藥物副作用

據(jù)近日發(fā)表在《今日材料化學(xué)》雜志上的研究，由美國賓夕法尼亞州立大學(xué)和寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所科學(xué)家組成的合作團(tuán)隊已設(shè)計出了一種應(yīng)對癌癥藥物副作用的方法。他們開發(fā)以植物為基礎(chǔ)的“毛狀納米晶體”，可去除血液中多余的化療藥物。這一方案或?qū)Π┌Y治療方案產(chǎn)生重大影響。

毛狀纖維素納米晶是一種從植物細(xì)胞壁的主要成分發(fā)展而來的納米顆粒，經(jīng)過改造，其兩端都有大量的聚合物鏈“毛發(fā)”。這些毛發(fā)大大提高了納米晶體的潛在藥物捕獲能力，顯著超過了傳統(tǒng)的納米粒子和其他材料。

為了生產(chǎn)能夠捕獲化療藥物的毛狀纖維素納米晶體，研究人員對針葉木漿中的纖維素纖維進(jìn)行了化學(xué)處理，并在毛發(fā)上賦予負(fù)電荷，使它們在血液中發(fā)現(xiàn)的帶電分子面前保持穩(wěn)定。而傳統(tǒng)納米粒子暴露在血液中時，其電荷可能會變得惰性或減少，從而限制了它可以結(jié)合到的正電荷藥物分子的數(shù)量。

科學(xué)家們已嘗試了許多方法從血液中去除不必要的化療藥物，特別是廣泛使用的藥物阿霉素（DOX），但效果有待提升。研究人員此次在人血清中測試了納米晶體的結(jié)合功效后發(fā)現(xiàn)，每克毛狀纖維素納米晶體可從血清中有效去除超過6 000mg的DOX。與現(xiàn)有的其他方法相比，這意味著DOX捕獲量增加了兩到三個數(shù)量級。

此外，DOX的捕獲是在加入納米晶體后立即發(fā)生的，并且納米晶體對全血中的紅細(xì)胞和人臍細(xì)胞的生長沒有毒性或有害影響。除了從體內(nèi)去除多余的化療藥物外，毛狀纖維素納米晶體還可從體內(nèi)去除其他物質(zhì)，如毒素和成癮藥物。實驗還證明了納米晶體在其他分離應(yīng)用中的有效性，例如從電子廢物中回收有價值的元素。（科技日報）

科學(xué)家開發(fā)一種新型生物可降解納米纖維支架

據(jù)報道，近日，美國康涅狄格大學(xué)研究人員在開發(fā)了一種生物可降解壓電聚乳酸（pPLLA）納米纖維支架在施加外力或關(guān)節(jié)載荷下可以作為一個無電池電刺激器促進(jìn)軟骨形成和軟骨再生。

骨關(guān)節(jié)炎是一種常見的疾病，以美國為例，其成人患者數(shù)量就超過了3 250萬人，目前的治療方法包括止痛藥和消炎藥，但只能緩解癥狀，無法將其治愈。研究表明，PLLA支架在受力或關(guān)節(jié)載荷作用下產(chǎn)生可控的壓電電荷，促進(jìn)細(xì)胞外蛋白吸附，促進(jìn)細(xì)胞遷移或招募，通過鈣信號通路誘導(dǎo)內(nèi)源性轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-β），促進(jìn)體外和體內(nèi)軟骨形成和軟骨再生。動物實驗進(jìn)一步證實，對嚴(yán)重軟骨缺損兔進(jìn)行PLLA支架和運動康復(fù)治療后，可見透明軟骨再生，軟骨完全愈合并且富含軟骨細(xì)胞和II型膠原蛋白，而未采用PLLA支架僅進(jìn)行運動康復(fù)治療組則缺損未得到填補，愈合有限。

因此，該研究揭示了采用生物可降解壓電組織支架與受控機(jī)械激活（通過體育鍛煉）相結(jié)合的方法治療骨關(guān)節(jié)炎的可行性，并且該方法也可能適用于其他損傷組織的再生。（科技部生物中心）

科學(xué)家找到碳納米管手性和導(dǎo)電性調(diào)控新途徑

據(jù)報道，從中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心獲悉，該中心先進(jìn)炭材料研究部劉暢研究員等人與日本國立材料科學(xué)研究所、澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)、俄羅斯國立科技大學(xué)等單位合作，在碳納米管手性改造與分子結(jié)晶體管研究中取得最新進(jìn)展，為碳納米管的手性及導(dǎo)電屬性調(diào)控提供了新途徑，顯示了碳納米管分子節(jié)晶體管的優(yōu)異性能。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表于《科學(xué)》上。

半導(dǎo)體性碳納米管具有大長徑比、無懸鍵表面、高載流子遷移率、室溫彈道輸運等獨特結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)異電學(xué)性質(zhì)，因而被認(rèn)為是10nm以下高性能、低功耗晶體管溝道材料的有力候選。碳納米管的導(dǎo)電屬性取決于其螺旋（手性）結(jié)構(gòu)，通常制備出的碳納米管為金屬性和半導(dǎo)體性碳納米管的混合物。雖然近年來碳納米管的結(jié)構(gòu)控制生長與手性分離研究取得了較大進(jìn)展，但單根碳納米管的手性及導(dǎo)電屬性調(diào)控仍是本領(lǐng)域研究的關(guān)鍵和難點。

研究人員利用原位透射電子顯微鏡對單根碳納米管進(jìn)行原位加工、表征與測量，通過精確控制透射電鏡樣品桿上的壓電納米探針對碳納米管加熱并施加拉伸應(yīng)力，誘導(dǎo)其局部塑性變形與手性演變。利用球差校正電鏡圖像和納米束電子衍射圖譜對變形前后碳納米管的手性進(jìn)行分析，在近30次連續(xù)手性轉(zhuǎn)變過程中發(fā)現(xiàn)碳納米管的手性角具有向高角度轉(zhuǎn)變的明顯趨勢。對以碳納米管為溝道的晶體管的電學(xué)輸運特性進(jìn)行原位測試，結(jié)果表明該方法可實現(xiàn)碳納米管金屬性向半導(dǎo)體性的可控轉(zhuǎn)變。研究人員利用此方法制備出溝道長度僅為2.8nm的金屬—半導(dǎo)體—金屬構(gòu)型碳納米管分子結(jié)晶體管，并觀察到其室溫量子相干輸運性質(zhì)和法布里—珀羅干涉效應(yīng)。（科技日報）

納米載體配方實現(xiàn)更可控免疫抑制為Ⅰ型糖尿病患者帶來新希望

據(jù)《自然·納米技術(shù)》報道，美國西北大學(xué)研究人員使用納米載體重新設(shè)計了免疫抑制劑雷帕霉素，利用其產(chǎn)生了一種新的免疫抑制形式，能夠保護(hù)移植物免受排斥反應(yīng)，且不會抑制更廣泛的免疫反應(yīng)。該方法或?qū)ξ磥硖悄虿≈委煯a(chǎn)生重大影響，亦可應(yīng)用于其他組織和器官的移植。

胰島移植已經(jīng)成為治療Ⅰ型糖尿病的一種潛在療法，它可使患者擺脫對胰島素的依賴。但這一療法并非一勞永逸，因為免疫系統(tǒng)會逐漸排斥新胰島，導(dǎo)致治療效果下降。目前的免疫抑制藥物對移植物的保護(hù)不足，且會帶來不良副作用。

此次，研究團(tuán)隊將納米載體和藥物混合物配制成有更具體效果的配方。這種納米顆粒不直接調(diào)節(jié)T細(xì)胞，而是被設(shè)計成可靶向和修飾抗原呈遞細(xì)胞（APC），從而實現(xiàn)更有針對性的、可控的免疫抑制。

研究團(tuán)隊通過標(biāo)準(zhǔn)的雷帕霉素口服方案及其納米載體配方對患有糖尿病的小鼠進(jìn)行了胰島移植和雷帕霉素聯(lián)合治療。觀察發(fā)現(xiàn)，藥物在小鼠身上副作用很小，糖尿病在100天的試驗中被根除。研究團(tuán)隊還證明，與接受標(biāo)準(zhǔn)藥物治療的小鼠相比，接受納米藥物治療的小鼠具有“強大的免疫反應(yīng)”。研究人員表示，改變靶向細(xì)胞類型，實際上改變了雷帕霉素實現(xiàn)免疫抑制的方式。（科技日報）

新方法助力制備高光電性能鈣鈦礦納米晶

據(jù)報道，近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員韓克利團(tuán)隊在制備高質(zhì)量金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊利用鍺鹵化物作為理想的前驅(qū)體，設(shè)計了一種更有效、毒性更小的制備高光電性能金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體的新方法，該方法可明顯改善納米晶的光電質(zhì)量。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米快報》上。

鉛基和非鉛鈣鈦礦納米晶的三前驅(qū)體合成面臨著非常相似的挑戰(zhàn)，鹵化物前驅(qū)體的選擇主要局限于有毒并且高度易燃的有機(jī)鹵化物，大大限制了其大規(guī)模應(yīng)用。此外，這些有機(jī)鹵化物制備的大多數(shù)納米晶由于鹵素缺陷，導(dǎo)致其光致發(fā)光性能較差。很多無機(jī)金屬鹵化物又會將金屬陽離子引入鈣鈦礦晶格，從而不可避免地改變目標(biāo)材料的晶體結(jié)構(gòu)。因此，尋找合適的化物前驅(qū)體是解決上述問題的關(guān)鍵。

研究中，該團(tuán)隊提出將全無機(jī)鍺鹽作為穩(wěn)定且低危險性的鹵化物前驅(qū)體。不同于大多數(shù)其他無機(jī)鹵化物前驅(qū)體，由于鍺鹵化物中鹵素離子的釋放過程易于調(diào)控，有助于增加所得鈣鈦礦納米晶的鹵化物組成，從而減少或消除與鹵化物空位相關(guān)的陷阱態(tài)，因此，GeX4化合物不會將鍺元素傳遞到最終產(chǎn)物中，使得納米晶的發(fā)光強度、熒光壽命、光致發(fā)光量子產(chǎn)率和相穩(wěn)定性都得到了明顯改善。理論計算表明，鍺鹵化物在介電環(huán)境和熱力學(xué)中都提供了有利的條件，有助于形成尺寸受限的缺陷抑制納米粒子。該研究為制備高質(zhì)量的鈣鈦礦納米材料，以及調(diào)整其光電特性提供了一條可行性道路。（中國科學(xué)報）

中科院化學(xué)所研發(fā)高彈性水凝膠材料

據(jù)報道，近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所的研究人員從高分子/納米顆粒相互作用調(diào)控角度出發(fā)，將高度枝化的二氧化硅納米顆粒引入到適度化學(xué)交聯(lián)的聚合物膠網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展了一類高含水量的純彈性納米復(fù)合水凝膠材料。

聚合物水凝膠，作為一類通過化學(xué)交聯(lián)或物理相互作用形成的高分子三維網(wǎng)絡(luò)，因具有類似于生物組織的高含水量而表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，在組織工程、藥物釋放、生物傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學(xué)性能較差，其實際應(yīng)用受限。在含水量達(dá)96%的條件下，該類納米復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出高達(dá)11.5倍的斷裂伸長率。由于徹底消除了凝膠網(wǎng)絡(luò)中的能量耗散途徑，此類納米復(fù)合水凝膠在循環(huán)載荷作用下幾乎沒有任何應(yīng)力回滯，表現(xiàn)出類似于彈簧的純彈性力學(xué)行為。該行為還賦予此類復(fù)合水凝膠材料優(yōu)異的抗疲勞性質(zhì)，水相環(huán)境下的動態(tài)載荷測試表明歷經(jīng)5 000次循環(huán)拉伸處理后，此類納米復(fù)合水凝膠依然能維持其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的完整性。

基于此類材料獨特的純彈性力學(xué)行為，研究還構(gòu)建了離子型應(yīng)變傳感器，實現(xiàn)了對微小振動的高靈敏度檢測。（中國化工報）

核殼納米顆粒新材料可有效抑癌

據(jù)報道，安徽醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院錢海生教授課題組制備出一種新型生物材料——核殼納米顆粒新材料，可有效抑制腫瘤的生長。相關(guān)成果日前發(fā)表于《生物活性材料》。

光熱增強光動力療法已經(jīng)被認(rèn)為是一種有效、非侵入性的癌癥治療方式。因為適當(dāng)水平的熱效應(yīng)可以增加腫瘤內(nèi)的血流量，隨后將更多的氧氣輸送到腫瘤中，即使在嚴(yán)重缺氧的實體腫瘤中也能產(chǎn)生協(xié)同或聯(lián)合治療結(jié)果。

在前期研究中，課題組發(fā)展了一種制備金屬硫化物以及硫化物包覆其它納米結(jié)構(gòu)的方法。在該方法的基礎(chǔ)上，課題組克服晶格不匹配的問題，成功制備核殼納米顆粒新材料。該材料展現(xiàn)出對腫瘤生長明顯抑制的作用，在近紅外光照射下顯示了增強的光熱轉(zhuǎn)化和良好的活性氧生產(chǎn)能力，達(dá)到了光熱/光動力協(xié)同治療腫瘤的效果。（中國科學(xué)報）

石墨烯納米帶制備研究取得進(jìn)展

據(jù)報道，在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所有機(jī)固體實驗室研究員于貴課題組在石墨烯二維材料的制備策略、性能及其應(yīng)用方面開展了系列研究。前期工作中，科研人員對具有扭轉(zhuǎn)角的雙層石墨烯的制備策略及其獨特性能進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)；進(jìn)一步綜述了扭角多層石墨烯及其異質(zhì)結(jié)的制備方法，并回顧了多種類型的異質(zhì)結(jié)自上而下的制備策略；此外，科研人員總結(jié)了不同類型的襯底用以制備高質(zhì)量石墨烯及其在電子學(xué)方面的應(yīng)用。由于本征石墨烯的零帶隙限制了其在光電器件中的應(yīng)用，因此科研人員分析總結(jié)了石墨烯納米帶自下而上的生長策略，通過調(diào)控石墨烯納米帶的寬度、邊緣結(jié)構(gòu)等可以實現(xiàn)帶隙調(diào)節(jié)。

快速、大面積、低成本制備高質(zhì)量石墨烯納米帶的方法仍有待發(fā)展。最近，課題組和清華大學(xué)教授徐志平團(tuán)隊合作通過調(diào)控化學(xué)氣相沉積過程中的生長參數(shù)，直接在液態(tài)金屬表面原位生長出大面積、高質(zhì)量的石墨烯納米帶陣列。研究表明，將氫氣的流速控制在相對微量的狀態(tài)，同時以液態(tài)金屬作為催化基底，可以引入一種新型的梳狀刻蝕行為，從而調(diào)控石墨烯的生長。實驗發(fā)現(xiàn)，利用梳狀刻蝕控制石墨烯的生長可以將傳統(tǒng)的薄膜生長轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)一維的線性生長，從而直接制備高質(zhì)量、大面積的石墨烯納米帶陣列。通過優(yōu)化生長條件，可以將石墨烯納米帶的寬度縮小至8nm，并且長度大于3μm。該工作為大面積、快速制備石墨烯納米帶的研究奠定了基礎(chǔ)。（中國科學(xué)院化學(xué)研究所）