納米材料

碳納米管傳感器可快速檢測(cè)新冠病毒

據(jù)報(bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院工程師使用專(zhuān)門(mén)的碳納米管設(shè)計(jì)了一種新型傳感器，可在沒(méi)有任何抗體的情況下檢測(cè)新冠病毒，并在幾分鐘內(nèi)給出結(jié)果。新傳感器基于可快速準(zhǔn)確診斷的技術(shù)，不僅適用于新冠疫情，還適用于未來(lái)的流行病。

麻省理工學(xué)院化學(xué)工程教授、研究資深作者邁克爾·斯特拉諾說(shuō)：“快速測(cè)試意味著可以在未來(lái)的大疫情中更早地開(kāi)放旅行。可以對(duì)下飛機(jī)的人進(jìn)行篩查，并確定他們是否應(yīng)該隔離，也可對(duì)進(jìn)入工作場(chǎng)所的人員進(jìn)行篩查?！?/p>

在該項(xiàng)目開(kāi)始后大約10天，研究人員就為新冠病毒的核衣殼和刺突蛋白確定了準(zhǔn)確的傳感器。在此期間，他們還能夠?qū)鞲衅骷傻綆в泄饫w尖端的原型設(shè)備中，該設(shè)備可實(shí)時(shí)檢測(cè)生物流體樣本的熒光變化。其消除了將樣本送到實(shí)驗(yàn)室的需要，而這是原本新冠PCR診斷測(cè)試所必需的。

該設(shè)備在大約5min內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果，并且可檢測(cè)低至每毫升樣品2.4pg病毒蛋白的濃度。在這篇論文提交后最新進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，研究人員實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)在商業(yè)上可用的快速測(cè)試更低的檢測(cè)限值。

該設(shè)備還可檢測(cè)溶解在唾液中的新冠病毒核衣殼蛋白（但不能檢測(cè)到刺突蛋白）。檢測(cè)唾液中的病毒蛋白通常很困難，因?yàn)橥僖褐泻叙ば蕴妓衔锖拖阜肿?，?huì)干擾蛋白質(zhì)檢測(cè)，這就是為什么大多數(shù)新冠診斷需要鼻拭子的原因。

研究人員表示，即使沒(méi)有任何抗體和受體設(shè)計(jì)，該傳感器也顯示出最高范圍的檢測(cè)限值、響應(yīng)時(shí)間和唾液兼容性。這種分子識(shí)別方案的獨(dú)特之處在于，可進(jìn)行快速設(shè)計(jì)和測(cè)試，而不受傳統(tǒng)抗體或酶受體的開(kāi)發(fā)時(shí)間和供應(yīng)鏈要求的阻礙。（科技日?qǐng)?bào)）

科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新型納米材料繃帶

據(jù)報(bào)道，捷克科學(xué)家研發(fā)出一種新型抗菌納米材料繃帶——NANO LPPO，可用于治療燒傷和細(xì)菌感染的皮膚傷口。該材料已經(jīng)完成第一階段實(shí)驗(yàn)，有待進(jìn)一步臨床測(cè)試驗(yàn)證。相關(guān)研究的結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上。

來(lái)自捷克科學(xué)院有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)研究所的Dominik Rejman團(tuán)隊(duì)與微生物研究所的Libor Krasny團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)出一種抗菌化合物——脂氧磷蛋白（LPPO）。該物質(zhì)不必穿透細(xì)菌，而是直接作用于細(xì)菌表面，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，因此能夠高效快速消滅細(xì)菌，并且尚未在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生抗藥性。

在該研究基礎(chǔ)上，捷克利貝雷茨技術(shù)大學(xué)的David Lukas團(tuán)隊(duì)使用聚合物納米纖維作為載體，開(kāi)發(fā)出NANO LPPO。納米材料會(huì)在酶的作用下被分解成無(wú)害的分子，LPPO將在分解過(guò)程中逐步釋放出來(lái)。細(xì)菌產(chǎn)生的降解酶將顯著加速該過(guò)程，傷口中的細(xì)菌越多，材料分解就越快，釋放的活性物質(zhì)就越多，從而能有效促進(jìn)軟組織的愈合和再生。小鼠模型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明NANO LPPO能夠預(yù)防傷口感染，并加速傷口愈合。（科技部）

麻省理工學(xué)院研發(fā)新一代納米仿生發(fā)光植物

據(jù)報(bào)道，近期《科學(xué)進(jìn)展》雜志刊發(fā)麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員論文，介紹了新一代納米仿生發(fā)光植物的相關(guān)情況。

麻省理工學(xué)院的工程師們將特制納米顆粒嵌入植物葉子里，使其成為可用LED充電的發(fā)光植物。在充電10s后，植物會(huì)發(fā)出數(shù)分鐘的亮光，且可反復(fù)充電。這些納米顆粒含有螢火蟲(chóng)中的螢光素酶，將功能性納米顆粒插入活體植物以產(chǎn)生新功能屬于“植物納米仿生學(xué)”的范疇。

該團(tuán)隊(duì)在2017年研制了第一代發(fā)光植物，新一代發(fā)光植物產(chǎn)生的光要亮10倍，原因在于使用類(lèi)似于電容器的器件，可儲(chǔ)存光并在需要時(shí)釋放。研究人員使用磷光體來(lái)制造“光電容器”。磷光體可吸收可見(jiàn)光或紫外光，以磷光的形式慢慢釋放。磷光體的選材是一種叫做鋁酸鍶的化合物，這種化合物可形成納米顆粒。將納米顆粒嵌入植物之前，研究人員將其用二氧化硅涂裝，以保護(hù)植物免受損害。這些納米顆?？赏ㄟ^(guò)植物葉子表面的氣孔注入，積聚在葉肉中并形成一層薄膜，吸收光子。研究顯示，活體植物的葉肉可容納這些顆粒，既能展示照明能力又不傷害植物本身。（科技部）

青島大學(xué)開(kāi)發(fā)殺菌滅毒口罩用纖維

據(jù)報(bào)道，11月22日，青島大學(xué)對(duì)外宣布，該校生物醫(yī)用材料與工程研究院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型聚四氫嘧啶抗菌、抗病毒聚合物，可制備成納米纖維“紡織”到口罩外層，對(duì)病原菌產(chǎn)生較強(qiáng)的殺滅效果，對(duì)空氣中的各類(lèi)微粒也具有較好的攔截作用。

近年來(lái)，由細(xì)菌和病毒傳播引起的新發(fā)傳染病已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和公共衛(wèi)生的一個(gè)主要危害。但目前，大多數(shù)個(gè)人防護(hù)裝備的抗菌和抗病毒性能較弱。針對(duì)這一問(wèn)題，青島大學(xué)生物醫(yī)用材料與工程研究院的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種新型聚四氫嘧啶抗菌、抗病毒聚合物，通過(guò)靜電紡絲工藝將其與聚丙烯腈（制作口罩的一種常見(jiàn)材料）混合在一起，就能制備成具有良好熱穩(wěn)定性和拉伸強(qiáng)度的納米纖維。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種納米纖維具有良好的生物相容性，對(duì)大腸桿菌和金黃葡萄球菌都表現(xiàn)出了高效且持久的抑菌效果（>99.999%），對(duì)病毒表現(xiàn)出優(yōu)異的殺滅性能?！皩⒃摷{米纖維作為病原體滅殺層制得新型醫(yī)用防護(hù)口罩，其對(duì)0.24μm顆粒物的過(guò)濾效果高達(dá)97%，大大優(yōu)于N95口罩。這表明該納米纖維層的加入，在很大程度上提高了口罩對(duì)顆粒物的攔截效果?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)的主要負(fù)責(zé)人、3年級(jí)碩士研究生郭帥兵表示。而且這種納米纖維不僅可以應(yīng)用于口罩，也可以擴(kuò)展到其他個(gè)人防護(hù)裝備和紡織品中，據(jù)悉，此項(xiàng)研究成果已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，該研究論文還在國(guó)際頂級(jí)期刊上發(fā)表。

“該研究從新型抗菌、抗病毒聚合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，成功制備了具有高效抗菌、抗病毒且具有良好生物相容性的納米纖維，為尖端醫(yī)護(hù)紡織品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了一種新材料和新思路?！惫鶐洷榻B。青島大學(xué)生物醫(yī)用材料與工程研究院長(zhǎng)期致力于納米藥物、成像探針和抗菌材料等方面的研究，近年來(lái)已有多篇高水平學(xué)術(shù)論文被作為高被引論文、被國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表，引起國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。（半島都市報(bào)）

蘭州化物所天然藥物活性成分研究取得進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所西北特色植物資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍麗團(tuán)隊(duì)利用一種新型發(fā)光納米材料——硅納米粒子，構(gòu)筑了熒光硅納米粒子藥物篩選新體系，簡(jiǎn)單、快速、可視化地實(shí)現(xiàn)了α-糖苷酶活性評(píng)價(jià)及其抑制劑篩選。

科研人員設(shè)計(jì)了一種新型的α-糖苷酶底物α-熊果苷，該底物在α-糖苷酶的酶促催化下可定量地轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二酚和葡萄糖。研究向上述體系中引入硅烷化試劑N-（β-氨基乙基-γ-氨丙基）甲基二甲氧基硅烷，酶反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)苯二酚與該硅烷化試劑在溶液體系中原位反應(yīng)生成橙色并發(fā)射黃色熒光的硅納米粒子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了α-糖苷酶活性的比色和熒光信號(hào)雙輸出多模態(tài)測(cè)定。該研究為α-糖苷酶的檢測(cè)提供了新思路，并開(kāi)啟了新穎底物設(shè)計(jì)條件下的酶活性評(píng)價(jià)及其抑制劑篩選。

中藥和天然藥物是我國(guó)中醫(yī)藥體系重要的組成部分，其化學(xué)成分較為復(fù)雜，從中靶向發(fā)現(xiàn)并制備具有特定強(qiáng)生物活性苗頭分子是中藥現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，也是藥物化學(xué)與其他學(xué)科交叉創(chuàng)新的重點(diǎn)內(nèi)容。該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中科院“西部之光”交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、甘肅省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、蘭州化物所“一三五”重大突破項(xiàng)目的支持。（中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

納米藥物遞送系統(tǒng)為失眠人添睡意

據(jù)報(bào)道，11月20日，從天津大學(xué)了解到，該校生命科學(xué)學(xué)院常津教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型多功能納米藥物遞送系統(tǒng)，有效解決了抗失眠藥物口服利用率低、維持睡眠效果差的缺點(diǎn)。

納米藥物遞送系統(tǒng)是一種極具開(kāi)發(fā)潛力的藥物遞送策略，其突出的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越為醫(yī)藥學(xué)界所重視。它具有增加藥物溶解度、延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的滯留時(shí)間、增強(qiáng)藥物的靶向性及降低毒性、抗腫瘤多藥耐藥等優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，納米藥物遞送系統(tǒng)的制備工藝、制備材料及表面修飾等方面取得了較大的進(jìn)展。在這些研究基礎(chǔ)的支撐下，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了這種新型多功能納米藥物遞送系統(tǒng)，旨在解決抗失眠藥物口服利用率低、維持睡眠效果差等問(wèn)題。

研究團(tuán)隊(duì)將抗失眠藥物扎萊普隆負(fù)載于單壁碳納米管上，可適當(dāng)延長(zhǎng)其有效作用時(shí)間以增強(qiáng)維持睡眠的效果。同時(shí)單壁碳納米管作為載體有助于跨越血腦屏障以提高藥物利用率，還具有一定的神經(jīng)保護(hù)作用。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還采用了以卡波姆為基體的智能凝膠，可適當(dāng)延長(zhǎng)制劑在鼻腔的停留時(shí)間，以進(jìn)一步增強(qiáng)藥物的吸收效率。該材料的智能離子響應(yīng)性也可避免鼻腔堵塞影響入眠后的正常呼吸。（天津大學(xué)）

石墨烯基復(fù)合相變材料開(kāi)發(fā)成功

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究人員通過(guò)合成策略開(kāi)發(fā)出一種具有高光熱轉(zhuǎn)換效率的石墨烯基復(fù)合相變材料。

該復(fù)合相變材料具有優(yōu)異的相變性能和光熱轉(zhuǎn)換能力，為大規(guī)模制備石墨烯基光熱轉(zhuǎn)化復(fù)合相變材料提供了新思路。

石墨烯基復(fù)合相變材料能夠解決相變材料相變過(guò)程中的泄漏問(wèn)題，并具有優(yōu)異的光吸收能力，在太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)領(lǐng)域具有潛力。然而，目前石墨烯基復(fù)合相變材料的制備方法涉及多步過(guò)程，通常較為復(fù)雜、耗時(shí)耗能，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。

基于此，研究人員通過(guò)簡(jiǎn)單直接的一步法策略，將聚乙二醇相變材料原位填充到氧化石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠中，構(gòu)建出石墨烯基定型復(fù)合相變材料。該復(fù)合相變材料具有高的相變材料負(fù)載量，經(jīng)歷1 000個(gè)冷熱循環(huán)后仍可保持穩(wěn)定的相變焓值，表現(xiàn)出優(yōu)異的相變儲(chǔ)熱性能。此外，該材料還具有出色的光熱轉(zhuǎn)化能力，可快速將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存于相變材料中，轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)93.7%。（中國(guó)化工報(bào)）

過(guò)程所制備中空多殼層納米材料 實(shí)現(xiàn)高效光熱水凈化

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所開(kāi)發(fā)出一種具有中空多殼層結(jié)構(gòu)（HoMSs）的非晶納米復(fù)合物，表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱蒸水性能。該材料可提升光熱轉(zhuǎn)換以及水輸運(yùn)過(guò)程，具有高效、高穩(wěn)定性、高環(huán)境耐受力等特點(diǎn)。

淡水資源緊缺是人類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)，科學(xué)家期待尋求一種無(wú)需耗電、不受地域限制的材料，以實(shí)現(xiàn)高效海水淡化及污水凈化，光熱界面蒸水日漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。僅利用太陽(yáng)能即可實(shí)現(xiàn)高效水凈化，光熱蒸水被視為一種獲得飲用水的綠色新途徑，其核心為光熱界面材料。半導(dǎo)體材料由于穩(wěn)定性高，選材范圍廣等優(yōu)勢(shì)，頗具應(yīng)用潛力。

基于前期對(duì)HoMS增強(qiáng)物質(zhì)傳遞與能量轉(zhuǎn)化的理解，研究人員設(shè)計(jì)了一種特殊的HoMSs以強(qiáng)化光熱蒸水過(guò)程。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在海水、含重金屬離子污水、含病毒水源、強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液等苛刻條件下，該HoMS材料仍可保持高蒸水速率及穩(wěn)定性。經(jīng)冷凝收集的清潔水，已達(dá)到我國(guó)與世界衛(wèi)生組織的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在制備小型便攜式凈水設(shè)備及海水淡化樣機(jī)，以滿(mǎn)足相關(guān)場(chǎng)景下的應(yīng)用需求。（中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所）

中科院山西煤化所：石墨烯研制又有新突破

據(jù)報(bào)道，10月27日，中科院山西煤化所又傳來(lái)好消息，為了應(yīng)對(duì)5G通信等大功率電子產(chǎn)品的散熱需求，中科院山西煤化所打破“課題組藩籬”，組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研制出綜合指標(biāo)優(yōu)越的新產(chǎn)品——石墨烯導(dǎo)熱膜，該產(chǎn)品已在多款衛(wèi)星定型使用，并成為中國(guó)航天科技集團(tuán)、中國(guó)電科集團(tuán)、中科院小衛(wèi)星中心等單位的合格供貨方。

據(jù)介紹，隨著5G時(shí)代電子和通信產(chǎn)品的快速發(fā)展，電子器件對(duì)散熱組件擴(kuò)熱能力的需求越來(lái)越高，石墨烯導(dǎo)熱膜是電子散熱材料的重要組成部分。這一產(chǎn)品可以有效降低智能手機(jī)、平板電腦以及航天產(chǎn)品的局部“熱點(diǎn)”，從而提升電子產(chǎn)品和航天產(chǎn)品的應(yīng)用體驗(yàn)，因此對(duì)于民用和軍用電子產(chǎn)品等方面有廣闊的應(yīng)用空間。而且，預(yù)計(jì)到2022年，以此為主的散熱組件在全球的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到40億美元，其中散熱膜的市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)200億元以上，并保持每年25%的增速。

為此，中科院山西煤化所組建了以709課題組+705課題組為主要成員的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在之前研發(fā)石墨烯的基礎(chǔ)上又實(shí)施了聯(lián)合研發(fā)，研制出熱通量高、柔韌性好等綜合指標(biāo)優(yōu)越的石墨烯導(dǎo)熱膜，現(xiàn)已建成10噸級(jí)氧化石墨烯漿料和千平米級(jí)石墨烯膜中試平臺(tái)。該研發(fā)項(xiàng)目在專(zhuān)用漿料、超厚膜成型、熱處理、致密化等關(guān)鍵過(guò)程均屬于自有技術(shù)，并申請(qǐng)了10項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，授權(quán)4項(xiàng)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面無(wú)風(fēng)險(xiǎn)和隱患。下一步，還將根據(jù)市場(chǎng)需求，擬建設(shè)年產(chǎn)20萬(wàn)m2高通量石墨烯膜生產(chǎn)線(xiàn)，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值2.7億元。（太原日?qǐng)?bào)）