創(chuàng)新強(qiáng)國！看交大最近科研進(jìn)展

建設(shè)科技強(qiáng)國，貢獻(xiàn)交大力量

自覺履行科技自立自強(qiáng)的使命擔(dān)當(dāng)

交大人，前進(jìn)！

近期，西安交大科研人員在農(nóng)業(yè)勞動力短缺有效應(yīng)對機(jī)制、超聲血腦屏障開放和原位腦膠質(zhì)瘤治療、仿生納米材料、細(xì)胞力學(xué)、大規(guī)模能用水系有機(jī)液流電池、高質(zhì)量罌粟屬多基因組、可見光催化反應(yīng)、鋰離子電池、DNA復(fù)制和抗菌策略、催化劑設(shè)計(jì)和能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。

科研創(chuàng)新，探索未知，交大人，永不止步！

｜內(nèi)容速覽｜

1、西安交大科研人員在農(nóng)業(yè)勞動力短缺有效應(yīng)對機(jī)制研究領(lǐng)域取得新突破

2、西安交大科研人員在超聲血腦屏障開放和原位腦膠質(zhì)瘤治療研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

3、西安交大科研人員構(gòu)建仿生納米材料有效截斷腫瘤能量供應(yīng)

4、西安交大科研人員在細(xì)胞力學(xué)研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

5、西安交大科研人員在大規(guī)模儲能用水系有機(jī)液流電池研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

6、西安交大科研人員構(gòu)建高質(zhì)量罌粟屬多基因組破譯隱藏800萬年的進(jìn)化之謎

7、西安交大科研人員構(gòu)建多組分金屬籠用于可見光催化反應(yīng)

8、西安交大科研人員在高比能鋰離子電池研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

9、西安交大科研人員在DNA復(fù)制、抗菌策略領(lǐng)域取得重要成果

10、西安交大科研人員在催化劑設(shè)計(jì)和能源轉(zhuǎn)化方面取得重要進(jìn)展

#01

西安交大科研人員

在農(nóng)業(yè)勞動力短缺

有效應(yīng)對機(jī)制研究領(lǐng)域取得新突破

發(fā)表期刊

《美國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)雜志》

（American Journal of Agricultural Economics）

內(nèi)容摘要

西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院青年教師羅添元博士與美國佐治亞大學(xué)（University of Georgia）教授Genti Kostandini博士合作撰寫的《移民密集型產(chǎn)業(yè)對嚴(yán)厲的移民限制政策的應(yīng)對機(jī)制分析》（Stringent Immigration Enforcement and Responses of the Immigrant-intensive Sector）一文，使用合成控制方法(Synthetic Control Method)和來自多個來源的數(shù)據(jù)，研究了農(nóng)業(yè)部門因?yàn)閯趧恿�供給減少的工資變化以及其他各樣的應(yīng)對機(jī)制。該研究主要確定了農(nóng)業(yè)應(yīng)對勞動力變化的有效機(jī)制，并通過有效的理論模型來預(yù)測勞動力要素價格對要素供給變化的最終結(jié)果。該文是第一項(xiàng)針對21世紀(jì)農(nóng)業(yè)發(fā)展與工資、資本使用、生產(chǎn)組合和農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的互動關(guān)系的研究。

一個部門在經(jīng)歷了勞動力供給顯著減少之后是否會出現(xiàn)工資水平的上升是勞動力經(jīng)濟(jì)學(xué)一直關(guān)心的問題。如果某一生產(chǎn)部門沒有經(jīng)歷所期望的工資水平的變化，那么該部門所用來調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)以緩解勞動力供給減少沖擊的有效機(jī)制則更值得我們關(guān)注。在目前無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都面臨的農(nóng)業(yè)勞動力減少的大背景之下，該研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門會使用作物組合調(diào)整而不是工資調(diào)整和采用新的農(nóng)業(yè)技術(shù)來緩解勞動力供應(yīng)的沖擊。如果沒有成熟的可用的機(jī)器或者技術(shù)來替代勞動力，農(nóng)業(yè)部門往往會改變作物組合（從勞動密集型作物轉(zhuǎn)為資本密集型作物），即使農(nóng)業(yè)部門的利潤會因此而有所下降。這項(xiàng)研究的另一個新的發(fā)現(xiàn)是勞動力短缺在刺激生產(chǎn)部門的機(jī)械使用以及技術(shù)創(chuàng)新方面的作用有限。Rybczynski理論提出在一個小型開放經(jīng)濟(jì)體中，當(dāng)某一固定要素比率因生產(chǎn)組合調(diào)整而不變時，要素價格將對要素投入的相對變化保持不變。該研究的結(jié)果是對Rybczynski理論的進(jìn)一步驗(yàn)證，同時提出生產(chǎn)部門在保持勞動力工資不變情況下所實(shí)施的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整將會減少生產(chǎn)部門的創(chuàng)新和競爭。

該研究提供證據(jù)表明勞動力規(guī)模大幅度減少并不一定會增加工資或資本使用，而生產(chǎn)部門往往會通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來減緩勞動力沖擊。另外，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和研究對于勞動力減少的反應(yīng)也是相對滯后的。這項(xiàng)研究確定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整是生產(chǎn)部門應(yīng)對勞動力要素減少的主要機(jī)制。

文章作者

文章的第一作者以及通訊作者為西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院青年教師羅添元博士。

文章鏈接

https://onlinelibrary.網(wǎng)址未加載/doi/10.1111/ajae.12271

#02

西安交大科研人員

在超聲血腦屏障開放和

原位腦膠質(zhì)瘤治療研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊

《先進(jìn)功能材料》

（Advanced Functional Materials）

內(nèi)容摘要

血腦屏障（Blood-brain barrier, BBB）是介于血液與腦組織之間的一種保護(hù)性生理屏障，可以起到調(diào)節(jié)大腦穩(wěn)態(tài)，防止某些物質(zhì)不受控制地從血液進(jìn)入腦組織，從而保護(hù)大腦正常功能的作用。但BBB的存在也導(dǎo)致大分子藥物和超過98%的小分子藥物不能通過血液進(jìn)入大腦，從而給腦部疾病治療的藥物遞送帶來了重大挑戰(zhàn)。低強(qiáng)度聚焦超聲作用下微泡的空化效應(yīng)能引起B(yǎng)BB的短暫開放，為各種藥物(包括化療藥物和攜帶藥物/基因的納米顆粒以及抗體等)的腦部遞送提供了新途徑。

基于內(nèi)源性ROS響應(yīng)心型納米顆粒

聯(lián)合PLUS調(diào)控自噬治療腦膠質(zhì)瘤的示意圖

腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦腫瘤中最常見和最具侵襲性的腫瘤亞型，具有較高的發(fā)病率和死亡率。由于通過BBB輸送足夠劑量化療藥物的挑戰(zhàn)，以及神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞相對完整地離開BBB侵入周圍大腦等多種原因，使得腦膠質(zhì)瘤治療難度很大。近日，西安交通大學(xué)研究人員利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)源性活性氧（ROS）水平明顯高于正常細(xì)胞的特性，設(shè)計(jì)構(gòu)建ROS響應(yīng)型攜藥高分子PTX-TL-PEG1K-3-MA，并與DSPE-PEG2K-Angiopeg-2自組裝制備得到一種ROS響應(yīng)型的載藥納米顆粒，其中Angiopeg-2肽能夠與腦膠質(zhì)瘤和內(nèi)皮細(xì)胞表面過表達(dá)的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1（LRP 1）特異性結(jié)合。他們利用這種ROS響應(yīng)型納米顆粒，在脈沖聚焦超聲聯(lián)合微泡作用開放血腦屏障的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了化療藥物和自噬抑制劑在原位腦膠質(zhì)瘤部位的靶向精準(zhǔn)遞送，從而達(dá)到對腦膠質(zhì)瘤的協(xié)同高效治療。

文章作者

西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是第一單位，西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士生吳鵬英為文章第一作者，博士生朱明婷和李燕為該文章共同第一作者，通訊作者為宗瑜瑾教授和萬明習(xí)教授。

論文鏈接

https://網(wǎng)址未加載/10.1002/adfm.202105786

#03

西安交大科研人員

構(gòu)建仿生納米材料有效截斷腫瘤能量供應(yīng)

發(fā)表期刊

《生物材料》

內(nèi)容摘要

相較于放療、化療等腫瘤治療方法，針對與腫瘤生長、增殖、轉(zhuǎn)移等行為密切相關(guān)的能量供給的饑餓療法由于其更高的安全性、較低的耐藥性等優(yōu)勢吸引了越來越多的關(guān)注。該療法的基本理念是利用功能材料改變腫瘤組織內(nèi)血管的生理狀態(tài)，抑制腫瘤組織內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸以切斷腫瘤的能源供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤的殺滅。因此，將破壞現(xiàn)有腫瘤血管的手段與抑制VEGF誘導(dǎo)的新血管生成方法相結(jié)合有望實(shí)現(xiàn)更有效的腫瘤治療。然而，針對血管的治療方法僅著眼于營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，而營養(yǎng)物質(zhì)的利用才是產(chǎn)生腫瘤生成所需能量的根本。鑒于線粒體是腫瘤能源轉(zhuǎn)化的重要工廠，在破壞現(xiàn)有的腫瘤血管并抑制腫瘤血管生成的同時賦予材料引發(fā)腫瘤線粒體功能障礙的能力，對于高效截斷腫瘤能量供應(yīng)至關(guān)重要。

針對上述問題，西安交通大學(xué)化工學(xué)院陳鑫教授團(tuán)隊(duì)與西安交通大學(xué)藥學(xué)院張彥民教授團(tuán)隊(duì)通過簡單的水解-縮合反應(yīng)制備了疏水單元（N-叔丁基丙烯酰胺，TBAM）和葡萄糖衍生物（三硫酸化N-乙酰氨基葡萄糖，TSAG）共改性的介孔二氧化硅納米粒子（MSNMG），作為血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的仿生親和劑。其將作用于VEGF的疏水結(jié)構(gòu)域和帶正電荷結(jié)構(gòu)域以實(shí)現(xiàn)抗血管生成�；�于介孔二氧化硅納米粒子易于表面的功能化的特點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)了TBAM與TSAG的比例，在兩者比例達(dá)到2:1時實(shí)現(xiàn)了最佳的治療效果。同時，研究團(tuán)隊(duì)利用MSNMG的多孔結(jié)構(gòu)負(fù)載康普瑞汀A4-磷酸鹽（CA4P，血管破壞劑）及維生素K2 （VK2，ROS生成劑），進(jìn)一步在其表面構(gòu)建透明質(zhì)酸冠層，制備仿生納米材料（CVMMGH）。這種材料在使用后能通過CD44受體介導(dǎo)的結(jié)合進(jìn)行腫瘤靶向，并在透明質(zhì)酸酶的作用下暴露TBAM/TSAG基團(tuán)并釋放出CA4P和VK2，逐步實(shí)現(xiàn)CA4P誘導(dǎo)的腫瘤血管破壞、VEGF捕獲引起的血管生成抑制及ROS 產(chǎn)生導(dǎo)致的線粒體功能紊亂，同時從腫瘤組織營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸和利用兩個方面著手完全阻斷腫瘤能量供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)精確高效的腫瘤治療及轉(zhuǎn)移抑制。

文章作者

該研究工作由西安交通大學(xué)化工學(xué)院陳鑫教授團(tuán)隊(duì)和西安交通大學(xué)藥學(xué)院張彥民教授團(tuán)隊(duì)合作完成，化工學(xué)院碩士研究生于小倩、藥學(xué)院博士后蘇琪為該文章共同第一作者，陳鑫教授與張彥民教授為共同通訊作者。

論文鏈接

https://www.網(wǎng)址未加載/science/article/pii/S0142****2100538X

#04

西安交大科研人員

在細(xì)胞力學(xué)研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊

《自然—通訊》

內(nèi)容摘要

力學(xué)在生物體發(fā)育過程中扮演著重要角色，隨著細(xì)胞生物學(xué)的快速發(fā)展，力學(xué)因素在細(xì)胞尺度上的調(diào)控作用受到越來越多的關(guān)注。在不同類型、不同狀態(tài)的活細(xì)胞粘彈性響應(yīng)中，存在著一個統(tǒng)一的標(biāo)度律響應(yīng)。盡管已有非常多的模型用于探究細(xì)胞的流變學(xué)行為，然而，細(xì)胞標(biāo)度律響應(yīng)是如何自發(fā)產(chǎn)生的？力學(xué)在其中扮演什么樣的角色？標(biāo)度律指數(shù)中又蘊(yùn)含著什么樣的物理規(guī)律？這些問題仍待解答。

不同種類的細(xì)胞都展現(xiàn)出統(tǒng)一的標(biāo)度律行為

近日，西安交通大學(xué)航天學(xué)院徐光魁教授團(tuán)隊(duì)通過考慮細(xì)胞諸多組分的細(xì)胞結(jié)構(gòu)建立了揭示活細(xì)胞標(biāo)度律流變學(xué)響應(yīng)機(jī)制的自相似多級結(jié)構(gòu)模型，并受結(jié)構(gòu)模型啟發(fā)，建立了自相似的多級結(jié)構(gòu)理論模型，揭示了標(biāo)度律流變學(xué)的形成機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞剛度在標(biāo)度律指數(shù)變化中的調(diào)控作用，給出了標(biāo)度律指數(shù)與細(xì)胞剛度的統(tǒng)一關(guān)系以及相應(yīng)的物理規(guī)律，不僅可以自發(fā)地再現(xiàn)蠕變?nèi)崃侩S時間或復(fù)模量隨頻率變化的標(biāo)度律響應(yīng)規(guī)律，還實(shí)現(xiàn)了標(biāo)度律指數(shù)與細(xì)胞剛度的普適關(guān)系。模型預(yù)測結(jié)果與不同類型的細(xì)胞、不同狀態(tài)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都相吻合。該研究表明，細(xì)胞材料普適的標(biāo)度律響應(yīng)主要取決于其統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)特征，而不是具體的分子特性。該項(xiàng)研究不僅可以為生物組織材料的仿生設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，還可以為醫(yī)學(xué)診斷、藥物開發(fā)以及預(yù)后評估提供新的思路和理論指導(dǎo)。

細(xì)胞的標(biāo)度律流變學(xué)響應(yīng)

自相似的細(xì)胞多級結(jié)構(gòu)模型

文章作者

西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院多尺度力學(xué)—醫(yī)學(xué)交叉實(shí)驗(yàn)室博士生杭久濤為論文第一作者，西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院多尺度力學(xué)—醫(yī)學(xué)交叉實(shí)驗(yàn)室教授徐光魁、新加坡南洋理工大學(xué)教授高華健為論文通訊作者。

論文鏈接

https://www.網(wǎng)址未加載/articles/s41467-021-26283-y

#05

西安交大科研人員

在大規(guī)模儲能用水系

有機(jī)液流電池研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊

《德國應(yīng)用化學(xué)》

(Angew. Chem. Int. Ed.)

內(nèi)容摘要

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)驅(qū)動下，以光伏、風(fēng)電為代表的清潔可再生能源將逐漸占據(jù)能源結(jié)構(gòu)主體地位。然而，這些新能源發(fā)電方式受自然條件影響，存在間歇性、波動性和不可控的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了該類新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。水系有機(jī)液流電池作為一種新型的大規(guī)模儲能技術(shù)，具有低成本、高安全、功率和容量獨(dú)立設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，有望解決制約太陽能、風(fēng)能等新能源技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題。

紫精類氧化還原活性分子以其成本低、水溶性高、氧化還原可逆性好等特點(diǎn)，是迄今用于水系有機(jī)液流電池負(fù)極活性材料的最優(yōu)選擇之一。然而，水溶性紫精分子體積較小，易在電池循環(huán)過程中穿透隔膜發(fā)生滲透；同時，還原態(tài)紫精自由基分子穩(wěn)定性差，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)異化。這些不利因素導(dǎo)致紫精類水系液流電池容量衰減快、服役壽命短，極大限制了其規(guī)模化應(yīng)用。

針對上述問題，西安交通大學(xué)宋江選教授團(tuán)隊(duì)采用分子空間結(jié)構(gòu)調(diào)控策略，在紫精分子主體結(jié)構(gòu)—聯(lián)吡啶環(huán)的2,2,6,6-四個位置接枝甲基，得到了一種滲透率低、穩(wěn)定性高且氧化還原電位更負(fù)的新型“棒狀”紫精分子（R-Vi）。研究人員通過二維核磁共振譜（2D-NOE）和密度泛函理論計(jì)算確證了分子空間結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，活性中心鄰位接枝的四個甲基的電子誘導(dǎo)效應(yīng)可顯著降低紫精分子的氧化還原電位（-0.55 V vs. SHE），是目前報道紫精分子中的最低電位。更為重要的是，該策略通過空間位阻效應(yīng)改變了紫精分子的空間構(gòu)型，即由未改性的“S狀”（S-Vi）變?yōu)椤鞍魻睢保≧-Vi）。這一改變增加了紫精活性分子的尺寸（456.1 3增大至542.6 3），將分子滲透率降低至1.25×10-10cm2s-1，僅為S-Vi的14.7%。此外，“棒狀”構(gòu)型對紫精還原態(tài)的二聚具有抑制作用，進(jìn)一步提升了紫精的循環(huán)壽命。以R-Vi為負(fù)極，K4Fe(CN)6為正極構(gòu)建的水系液流電池3200圈循環(huán)后容量保持率高達(dá)77.6%，容量衰減率僅為0.007%每圈。本文提出的分子工程修飾策略提高了紫精分子的綜合電化學(xué)性能，拓寬了有機(jī)活性材料的設(shè)計(jì)思路。

文章作者

西安交通大學(xué)博士研究生李宏斌為論文第一作者，宋江選教授和范豪助理教授為通訊作者，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為論文唯一通訊單位。

論文鏈接

https://onlinelibrary.網(wǎng)址未加載/doi/10.1002/anie.202110010

宋江選教授課題組主頁

http://jxsong.xjtu.edu.cn/

#06

西安交大科研人員

構(gòu)建高質(zhì)量罌粟屬多基因組

破譯隱藏800萬年的進(jìn)化之謎

發(fā)表期刊

《自然-通訊》

內(nèi)容摘要

中藥是中華民族的瑰寶，是我國具有原創(chuàng)優(yōu)勢的科技資源、重要的生態(tài)資源和優(yōu)秀的文化資源。罌粟屬植物作為重要的中藥材，其合成的那可丁、嗎啡喃類物質(zhì)具有顯著的止咳、止疼及抗癌功效，廣泛應(yīng)用于臨床治療。近日，西安交通大學(xué)信息與生物醫(yī)學(xué)交叉團(tuán)隊(duì)在葉凱教授帶領(lǐng)下成功構(gòu)建三個高質(zhì)量罌粟屬物種基因組，破譯那可丁及嗎啡喃類物質(zhì)合成通路的進(jìn)化之謎，這是繼2018年該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了那可丁及嗎啡喃類物質(zhì)合成基因簇之后（Science,2018），在藥用植物基因組學(xué)研究領(lǐng)域的又一重大突破。

葉凱教授團(tuán)隊(duì)精心選擇了那可丁及嗎啡喃類物質(zhì)產(chǎn)量各不相同的虞美人、渥美罌粟和鴉片罌粟三個罌粟屬物種，綜合運(yùn)用二代和三代測序及組裝技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)多物種基因組深度聯(lián)合挖掘及分析計(jì)算方法，成功構(gòu)建了三個高質(zhì)量罌粟屬物種基因組，系統(tǒng)地闡明了罌粟屬物種進(jìn)化歷史，揭示了那可丁及嗎啡喃類物質(zhì)合成通路的跳躍式進(jìn)化奧秘。研究表明，在過去的近800萬年間，罌粟屬物種經(jīng)歷了不同次數(shù)的全基因組加倍，以及基因重排、復(fù)制、融合跳轉(zhuǎn)等事件，共同促進(jìn)了那可丁及嗎啡喃類物質(zhì)合成基因簇的形成。此外，發(fā)現(xiàn)該基因簇中的15個基因共進(jìn)化、共調(diào)控，形成代謝體，為合成生物學(xué)研究提供新思路。罌粟屬多物種基因組的構(gòu)建及合成次生代謝產(chǎn)物通路進(jìn)化奧秘的破譯，能夠極大促進(jìn)該屬植物藥用價值深度開發(fā)研究，對藥用次生代謝產(chǎn)物的“綠色生物制造”具有重大指導(dǎo)意義，為現(xiàn)代科學(xué)解讀中藥奧秘提供原創(chuàng)中國方案。

文章作者

西安交通大學(xué)自動化學(xué)院葉凱教授為論文通訊作者，計(jì)算機(jī)學(xué)院楊曉飛副教授、自動化學(xué)院博士生高勝寒和郭立教授為論文共同第一作者。

論文鏈接

https://網(wǎng)址未加載/10.1038/s41467-021-26330-8

課題組網(wǎng)站

http://gr.xjtu.edu.cn/web/kaiye

#07

西安交大科研人員

構(gòu)建多組分金屬籠用于可見光催化反應(yīng)

發(fā)表期刊

《中國化學(xué)會·化學(xué)》

（CCS Chemistry）

內(nèi)容摘要

單線態(tài)氧是一種高效低成本的光催化氧化反應(yīng)的氧化劑。通常，能高效產(chǎn)生單線態(tài)氧的理想光敏劑需要同時具有強(qiáng)的光吸收、良好的光穩(wěn)定性、溶解性以及高效的單線態(tài)—三線態(tài)系間竄越效率。然而，開發(fā)一種可同時滿足上述所有要求的光敏劑是非常具有挑戰(zhàn)性的。因此，很多研究者致力于將多種光敏劑通過共價連接整合到單個分子或聚合物中，以避免它們的光降解和自聚集，從而提高單線態(tài)氧產(chǎn)生的穩(wěn)定性和效率。然而，共價連接過程往往需要繁瑣和耗時的合成過程，并且收率低，這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，迫切需要開發(fā)一種新的策略來制備具有良好穩(wěn)定性和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的光敏劑。

針對這一問題，西安交通大學(xué)材料學(xué)院張明明教授課題組通過配位自組裝將兩種常見的光敏劑（苝酰亞胺和苯并噻唑）結(jié)合在一起，制備了一類桶狀多組分金屬籠。這種策略不僅通過帶電荷的籠狀結(jié)構(gòu)之間排斥作用避免了其自聚集，而且還利用鉑基配位鍵促進(jìn)了系間竄越，提高了其單線態(tài)氧產(chǎn)生能力（單線態(tài)氧量子產(chǎn)率高達(dá)56%）。這些籠狀化合物可以將一些烯類衍生物包裹進(jìn)空腔內(nèi)，通過可見光照產(chǎn)生的單線態(tài)氧將其氧化，表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化效率（產(chǎn)率＞90％）、良好的光穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。該項(xiàng)研究不僅提供了一種通過配位自組裝構(gòu)筑具有優(yōu)異單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的金屬籠的策略，還拓展了其在光催化氧化反應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，為金屬籠在光催化方面的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。

文章作者

西安交大材料學(xué)院博士生侯亞麗為本文的第一作者，西安交大金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張明明教授為通訊作者，西安交大金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是論文唯一通訊單位。

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https://網(wǎng)址未加載/10.31635/ccschem.021.202101382

#08

西安交大科研人員

在高比能鋰離子電池研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊

《先進(jìn)材料》

（Advanced Materials）

內(nèi)容摘要

300%），由此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力易導(dǎo)致硅顆粒的嚴(yán)重粉化和界面膜的不穩(wěn)定，嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。設(shè)計(jì)新型聚合物粘合劑用于硅負(fù)極被認(rèn)為是一種緩減其體積膨脹、維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有效方法，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。然而，目前已報道粘合劑易在大應(yīng)力下產(chǎn)生分子鏈滑移，引起電極結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致電池容量快速衰減。

梯度氫鍵粘合劑的能量耗散次序示意圖

近日，受天然抗疲勞肌聯(lián)蛋白高效應(yīng)力耗散現(xiàn)象啟發(fā)，西安交通大學(xué)宋江選教授團(tuán)隊(duì)報道了一種梯度氫鍵聚合物粘合劑用于解決高比容硅基負(fù)極大體積膨脹導(dǎo)致的應(yīng)力破壞。研究人員利用具有超支化結(jié)構(gòu)的單寧酸和聚(丙烯酸-co-2-羥乙基丙烯酸酯)構(gòu)建了具有高效應(yīng)力耗散功能的水系粘合劑。當(dāng)應(yīng)用于硅基負(fù)極時，該體系存在的多級氫鍵（-2.88 kcal mol-1~ -10.04 kcal mol-1)可以連續(xù)解離，高效地進(jìn)行能量/應(yīng)力耗散，從而避免了大應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞，有效解決硅負(fù)極的大體積膨脹問題，顯著提升其循環(huán)穩(wěn)定性。所制備的2 Ah NCM/Si-C軟包電池700次循環(huán)后容量保持率高達(dá)80.2%，有力地證明了該梯度能量耗散型粘合劑的實(shí)用性。研究人員進(jìn)一步通過變溫紅外光譜、核磁共振等表征方法并結(jié)合有限元模擬揭示了梯度氫鍵的演化和能量耗散機(jī)制。

文章作者

西安交通大學(xué)材料學(xué)院博士生虎琳琳為文章第一作者，通訊作者為西安交通大學(xué)材料學(xué)院宋江選教授，論文合作者包括材料學(xué)院Goran Ungar教授、鄧俊楷教授、張啟路副教授。西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位，

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https://網(wǎng)址未加載/10.1002/adma.202104416

#09

西安交大科研人員

在DNA復(fù)制、抗菌策略領(lǐng)域取得重要成果

發(fā)表期刊

《核酸研究》

內(nèi)容摘要

DNA復(fù)制發(fā)生在所有的生物體內(nèi)，是生物遺傳的基礎(chǔ)、物種保持其獨(dú)特性的根本。自1953年沃森和克里克在提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時對DNA的復(fù)制過程進(jìn)行預(yù)測以來，人類一直在探索DNA的復(fù)制過程。在所有形式的DNA復(fù)制中，高度保守的DNA聚合酶是完成DNA復(fù)制的必需。由于DNA聚合酶需要在DNA雙螺旋上快速滑動，而其環(huán)狀b亞基提供了滑動的可能。因此DNA的復(fù)制過程是圍繞DNA聚合酶的b亞基在DNA上的裝卸來進(jìn)行的，DNA聚合酶的b亞基是DNA復(fù)制過程中的持續(xù)性-啟動因子（processivity-promoting factor），DNA雙螺旋通過在b亞基上快速滑動來完成復(fù)制。

同時由于DNA聚合酶b亞基在細(xì)菌復(fù)制、腫瘤發(fā)生中的重要性，其抑制劑的研發(fā)備受關(guān)注。多個類別的DNA聚合酶b亞基抑制劑在研發(fā)的不同階段，并有部分小分子抑制劑獲得FDA批準(zhǔn)作為抗腫瘤藥物。據(jù)悉，目前所有公布的抑制劑中（包括小分子、多肽）以及已知b亞基結(jié)合蛋白均靶向b環(huán)上的疏水口袋（hydrophobic protein binding pocket）。

冷凍電鏡圖像2D分類

一附院劉冰教授團(tuán)隊(duì)通過對細(xì)菌的天敵——噬菌體開展研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體多肽Gp168可以抑制細(xì)菌DNA的合成，通過冷凍電鏡的方式解析了Gp168與DNA聚合酶b亞基的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了Gp168抑制細(xì)菌DNA合成的全新機(jī)制。10月7日，研究成果在國際著名期刊《核酸研究》上發(fā)表。研究指出，Gp168是迄今為止發(fā)現(xiàn)的首個噬菌體b亞基抑制劑，首個天然b亞基抑制劑，同時也是首個非靶向b環(huán)疏水口袋的分子。同時由于該蛋白只包含2個a螺旋，符合多肽藥物的范疇。經(jīng)過驗(yàn)證，該多肽有廣譜抑菌效果。因此該研究為多重耐藥菌的治療提供全新的思路，目前臨床試驗(yàn)正在籌備中。

b亞基與DNA結(jié)合

b亞基中的DNA被Gp168置換

文章作者

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院碩士生劉洋為并列第一作者，劉冰教授為論文通訊作者，王亞文教授為共同通訊作者。西安交大物理學(xué)院張磊教授、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院王洪亮教授為共同作者。

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https://academic.網(wǎng)址未加載/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab875/6382387?login=true

#10

西安交大科研人員

在催化劑設(shè)計(jì)和能源轉(zhuǎn)化方面取得重要進(jìn)展

發(fā)表期刊

《自然》

（Nature）

內(nèi)容摘要

鉑催化劑是目前能源領(lǐng)域最重要的一類催化劑，已被廣泛應(yīng)用于燃料電池、水分解制氫等可持續(xù)能源系統(tǒng)中。應(yīng)變調(diào)節(jié)能控制鉑原子間距離，從而靈敏地改變其電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合晶面調(diào)控可以在原子尺度上針對特定催化體系實(shí)現(xiàn)鉑催化劑表面活性位點(diǎn)電子和幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進(jìn)而獲得高效鉑催化劑。目前，催化劑表面應(yīng)變調(diào)節(jié)主要依賴于鉑在另一種材料表面的沉積（形成核殼結(jié)構(gòu)）。雖然鉑和其他材料之間存在晶格常數(shù)差異，但這種獲得表面應(yīng)變的方式難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的精準(zhǔn)、連續(xù)調(diào)節(jié)。如何實(shí)現(xiàn)鉑催化劑表面應(yīng)變的精準(zhǔn)、連續(xù)調(diào)控是催化領(lǐng)域備受關(guān)注和亟待解決的挑戰(zhàn)性難題。

西安交大前沿科學(xué)技術(shù)研究院、動力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金明尚教授研究團(tuán)隊(duì)在前期發(fā)現(xiàn)鈀（Pd）納米晶體可以通過磷化和去磷化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)體積連續(xù)改變的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種基于鉑基核殼結(jié)構(gòu)的磷化和去磷化處理的全新應(yīng)變調(diào)節(jié)方法。該方法可應(yīng)用于不同表面結(jié)構(gòu)的鉑催化劑表面應(yīng)變的調(diào)節(jié)，甚至有望進(jìn)一步拓展至其他材料，具有普適性。該研究成果不僅可以從根本上探索應(yīng)變?nèi)绾斡绊戙K電催化，而且還為制造用于可再生能源轉(zhuǎn)換反應(yīng)的高性能鉑催化劑提供了一條有前途的途徑。

利用鈀基納米立方體內(nèi)核在磷化/去磷化過程中的體積伸縮調(diào)控鉑殼層晶格應(yīng)變

為實(shí)現(xiàn)鉑催化劑晶格應(yīng)變的精準(zhǔn)、連續(xù)調(diào)節(jié)，該合作團(tuán)隊(duì)首先將鉑沉積于鈀基材料表面形成Pd@Pt及PdP@Pt核殼結(jié)構(gòu)。在前期研究中，金明尚教授團(tuán)隊(duì)曾發(fā)現(xiàn)對鈀納米立方體進(jìn)行磷化處理會引起明顯的體積膨脹；相反，通過去磷化處理又可使PdP納米顆粒體積回縮至初始狀態(tài)�；�于此，研究發(fā)現(xiàn)對Pd@Pt（PdP@Pt核殼結(jié)構(gòu)）進(jìn)行磷化（去磷化）處理可以獲得相應(yīng)的拉伸（壓縮）應(yīng)變。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過控制磷化（去磷化）程度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了鉑晶格伸縮程度的精準(zhǔn)調(diào)控，得到在-5.1%到5.9%范圍連續(xù)可調(diào)的晶格應(yīng)變。通過原子分辨的球差電鏡表征系統(tǒng)分析了實(shí)驗(yàn)條件對晶格應(yīng)變的影響，并結(jié)合理論計(jì)算揭示了晶格應(yīng)變能改變催化體系中關(guān)鍵物種在鉑催化劑表面的吸附強(qiáng)度和吸附位點(diǎn)從而影響其催化活性。更為重要的是，在深入理解鉑催化劑“應(yīng)變—活性”構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)通過應(yīng)變優(yōu)化使鉑催化劑在甲醇電催化氧化和析氫反應(yīng)中的活性分別提升2.5倍和1.5倍以上。晶格應(yīng)變調(diào)節(jié)方法的開發(fā)為高效鉑催化劑的設(shè)計(jì)和制備提供了詳細(xì)的理論指導(dǎo)和全新的實(shí)驗(yàn)方法，并有望應(yīng)用于燃料電池、電解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧等領(lǐng)域，助力國家能源戰(zhàn)略。

文章作者

該研究工作在金明尚教授的帶領(lǐng)下，應(yīng)變調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)和催化性能表征部分主要由金明尚教授團(tuán)隊(duì)博士賀天歐、博士后王偉聰完成。西安交大動力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位和通訊單位。

論文鏈接

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