MXene在癌症精准诊疗中的应用

癌症是威胁人类健康的第二号杀手,精准的筛查诊断技术和高效的治疗手段是治愈癌症的关键。纳米技术的迅猛发展为癌症的诊疗带来了新的思路和希望。新型二维材料MXene,具有大的比表面积、高的导电性、良好的亲水性和优异的生物相容性,可以作为优良的基底材料构建生物传感平台,并通过兼容其他材料,形成具有高催化性能的MXene复合物,从而实现癌症生物标志物的精准检测。此外,MXene组分可调,且在可见光到红外区域具有强烈吸收和高光热转换效率,是理想的肿瘤光热治疗(PTT)试剂。迄今为止,关于 MXene在癌症诊疗领域的专题论述鲜有报道。鉴于此,本文根据癌症生物标志物进行分类,综述了近年来基于MXene的生物传感平台在癌症标志物检测中的应用,并归纳了不同的MXene材料在PTT领域的最新研究进展,进而提出MXene在癌症诊疗领域面临的挑战和未来发展趋势。     

MXene在癌症精准诊疗中的应用

癌症是威胁人类健康的第二号杀手,精准的筛查诊断技术和高效的治疗手段是治愈癌症的关键。纳米技术的迅猛发展为癌症的诊疗带来了新的思路和希望。新型二维材料MXene具有大的比表面积、高的导电性、良好的亲水性和优异的生物相容性,可以作为优良的基底材料构建生物传感平台,并通过兼容其他材料,形成具有高催化性能的MXene复合物,从而实现癌症生物标志物的精准检测。此外,MXene组分可调,且在可见光到红外区域具有强烈吸收和高光热转换效率,是理想的肿瘤光热治疗(PTT)试剂。迄今为止,关于MXene在癌症诊疗领域的专题论述鲜有报道。鉴于此,本文根据癌症生物标志物进行分类,综述了近年来基于MXene的生物传感平台在癌症标志物检测中的应用,并归纳了不同的MXene材料在PTT领域的最新研究进展,进而提出MXene在癌症诊疗领域面临的挑战和未来发展趋势。     

基于共价有机框架的电化学生物传感器在生物样品检测中的应用

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一种具有纳米级结构有序性的二维或三维有机结晶材料, 具有高度周期性和可修饰性等结构优点. 基于COFs制备的电化学生物传感器具有灵敏度高、特异性强、重复性好等特点, 在检测生物样品方面具有广阔前景. 本综述简要概述了COFs的合成方法与策略、电化学生物传感器的介绍与分类以及COFs在电化学生物传感检测生物样品领域的应用. 最后本综述对COFs材料在生物传感领域的技术瓶颈与未来的发展方向进行了总结与讨论.     

单原子材料在电化学生物传感中的研究进展

电化学传感器具有响应速度快、 专一性强及准确性高等特点, 已成为生物传感快速检测的重要发展方向之一, 但目前难以达到对单个生物分子的检测水平, 这主要受限于作为核心部件的探针材料. 单原子材料由于其简单明确的原子局域结构, 且具有媲美于生物酶的统一活性位点, 是一种极具潜力的探针材料, 因此受到了广泛关注. 本文综合评述了具有均一局域配位环境的单原子材料的合成, 以及其在电化学生物传感中的应用, 并对单原子材料在未来电化学生物传感中面临的挑战和机遇进行了展望.     

MXene及其复合材料在钠/钾离子电池中的应用

MXene作为一种新型的二维层状结构材料而备受关注, MXene具有高电子传导率、较大的比面积、较好的机械性能以及独特的层状结构, 已广泛应用于储能、催化、吸附等领域。近年来, MXene及其复合材料应用于二次电池领域引起了人们的广泛关注。氧化物、硫化物等材料具有高容量, 但存在电导率低、反应过程中体积膨胀、循环稳定性差等问题, 构建与MXene的复合材料既能提高容量又可以增强材料的电子导电率, 有效缓解反应过程中体积膨胀, 实现最佳的电化学性能。本文主要对MXene及其复合材料在钠离子电池和钾离子电池中的最新研究进展进行总结, 简要介绍了钠离子电池、钾离子电池和MXene的研究背景, 重点介绍了MXene复合材料在钠离子电池中的应用研究, 主要按照硫化物、氧化物、碳材料进行分类, 对其合成方法与电化学性能进行综述, 同时总结了MXene复合材料在钾离子电池中的研究进展。最后本文对MXene及其复合材料的发展及其应用前景进行了总结与展望。     

新型二维材料MXene在生物医学的应用

MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物和氮化物的总称,通式为M_{n + 1}X_nT_x(n = 1~3),其中M为前过渡金属元素,X为碳或氮元素,T指键合在该材料表面的氟基、羟基或氧基等活性官能团。该类材料具有超薄的结构和出色的物理化学(电子、光学、磁性等)特性,从而吸引了各领域研究人员的广泛兴趣。目前,MXene在生物医学领域的应用逐渐拓展。这主要是由于其大的表面积和在近红外区域的强吸收,加之其可以通过容易的表面修饰与多种分子或者纳米颗粒结合。在这篇综述中,我们总结了MXene在生物医学应用中的最新进展。文章首先介绍MXene的相关制备方法和表面改性手段;之后重点围绕其独特的理化性质,依次介绍该材料在抗菌材料、生物成像、肿瘤诊断治疗和生物传感等生物医学领域中的应用进展;文章最后总结讨论了MXene在生物医学应用方面面临的挑战和新机遇。预期超薄MXene及精巧设计的纳米复合物将成为多种生物医学应用的最有吸引力的生物相容性无机纳米平台之一。     

低背景信号的高级生物分析方法：光电化学生物分析

光电化学传感是近年来兴起并发展迅速的一种生物分析技术,其检测的主要原理是生物识别原件识别靶标物质而引起光电活性材料的光电性能变化,最终导致光电流值发生变化,从而达到检测的目的。由于光电化学生物分析中输入信号是光,输出信号是电,这赋予了此种检测方法背景信号低、灵敏度高的天然优势,这种优势所展现出来的潜力使光电化学分析在检测领域受到了越来越多的关注。本文介绍了光电化学生物传感的基本原理、光电活性材料的分类以及光电化学生物传感的传感模式,最后对其未来的发展进行了展望。     

二维MXene材料的制备与电化学储能应用

将MAX相陶瓷通过液相刻蚀等方法移除A原子层可得到与石墨烯（Graphene）类似二维结构的过渡金属碳或氮化物（MXene）,是近年来二维材料领域出现的新成员。独特的二维结构与丰富可调的组分使得MXene具有优异的导电与机械性能、高亲水表面与离子传输性能,受到越来越广泛的关注。目前已成功制备出的MXene材料有20余种,研究发现MXene应用于锂离子、非锂离子（如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺）二次电池和电化学超级电容器均表现出优异的性能,是一种很有潜力的电极材料。本文总结对比了MXene材料制备方法,简要概述了MXene材料的电子、电磁与机械性能,重点介绍了MXene在电化学电池与超级电容器储能方面的应用,最后对MXene材料目前存在的主要问题及未来研究与应用前景进行了展望。     

电化学生物传感应用于体外检测的研究

电化学生物传感技术以它独特的检测、分析方法以及在临床检测中潜在的应用,近年来受到研究者越来越多的关注。癌症生物标志物的早期检测能够使得患者在癌症发展至晚期前得到治疗,增加患者存活率。此外,生物标志物能够用于确定疾病的复发,以及患者在接受化疗、放疗和外科治疗之后的后续评估。本文主要论述了现有癌症生物标志物检测的设备和方法,并对这些方法的优点和不足作了简单的评述。另外,介绍了体外诊断设备的发展现状和电化学传感技术的特点,并对癌症早期的主要生物标志物进行了介绍,以及着重论述了电化学传感技术应用于临床靶向生物标志物检测的研究进展。此外,还展望了电化学生物传感技术未来的研究方向和发展趋势。从目前的的研究来看,电化学传感技术在体外诊断和临床检测癌症生物标志物等方面存在着较大的应用潜质,有望成为生物、医学、环境等领域重要的研究技术。     

用于细胞检测的微电极传感器设计及传感分析

本文针对肿瘤细胞的活性检测、神经细胞的神经递质检测与巨噬细胞等的氧化损伤检测等细胞检测中的核心问题,简要介绍电化学生化传感器和传感方法在细胞检测领域的应用和发展,重点对不同微电极结构的电化学传感器的设计制作、细胞检测方法及应用进展进行了综述。电化学生化传感器从单一检测电极向集成多功能和阵列式电极发展,从单个电极传感检测模式向芯片集成微电极式传感系统发展,而在其生物相容性、检测限和检测效率等方面尚需进一步提升和拓展。基于微机电系统(MEMS)技术制作的微电极研制,电极表面的多种化学和生物修饰的敏感膜研究,从硅基到聚合物柔性基底电极的材料拓展,小体积、植入式、可穿戴式的电化学生化传感器研制等是目前发展的方向,其在临床检验、精准医疗、运动健康监测、老年健康服务等诸多领域中显示出巨大的应用前景。     

二氧化碳和丙烯直接合成甲基丙烯酸的NiPMo/TiO2催化剂的研究

用溶胶-凝胶法以磷钼酸(MPA)的镍盐溶液水解钛酸四丁酯制备了NiPMo/TiO2催化剂.使用ICP、 XRD、 TG-DTA、 IR、 TPD-MS和微反应技术研究了催化剂的化学组成、热稳定性、化学吸附性质和催化反应性能.杂多钼酸盐与TiO2通过O2-在TiO2表面发生了键合.在623 K下,杂多阴离子仍保持原有的Keggin结构.CO2在Lewis酸位Ni(Ⅱ)和Lewis碱位Ni-O-Mo的桥氧协同作用下生成CO2卧式吸附态Ni(Ⅱ)←O-(CO)←(O--Ni).丙烯有多种吸附态在催化剂上吸附.在563 K、 1 MPa和空速1500 h-1的反应条件下,丙烯的摩尔转化率为3.2%,产物MAA选择性为95%.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

The Langevin paramagnetic theory can’t describe the relation between magnetization of ferrofluids and applied magnetic field. The structuralization of ferrofluids, which is considered the main influence factor of the magnetization, is regarded. The part of magnetization works is deposited when the structure is forming. This action influences the magnetization of ferrofluids directly or indirectly. On the base of the “compressing” model, the Langevin function that usually describes the magnetization of ferrofluid is modified, and a well-fitted curve is obtained. An equation of the relation between the equivalent volume fraction after being “compressed” and the intensity of magnetic field is discovered, which approximately describes the process of magnetization. The relation between the approximate initial susceptibility and the volume fraction can be obtained from modified formula.     

Highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of 2,4-dichloropyridine enabling a novel approach to 2,4-bisanilinopyridine (BAPyd) libraries

The highly regioselective Buchwald–Hartwig amination at C-2 of the cheap and readily accessible reagent, 2,4-dichloropyridine with a range of anilines and heterocyclic amines is described. This new methodology is robust and provides a facile access to 4-chloro-N-phenylpyridin-2-amines on 0.25 mol scale. These intermediates undergo a further Buchwald–Hartwig amination at higher temperature to enable rapid exploration of the chemical space at C-4 and to provide a library of 2,4-bisaminopyridines.     

Sulfur-directed metal-free and regiospecific methyl C(sp3)–H imidation of thioanisoles

Regiospecific and direct imidation of the methyl C(sp³)–H bond of thioanisoles is realized under mild and metal-free conditions with N-fluorobis(benzenesulfonyl)imide as an oxidant and nitrogen source. Proposed mechanism suggests that thionium ion intermediates and a Pummerer-type reaction are involved. The imidation has advantages such as high step-economy, excellent functionality tolerance, and regiospecificity, giving structurally diverse imidation products.     

Selective syntheses of 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones via temperature-dependent Rh(II)-carbenoid-mediated 2H-azirine-ring expansion

The Rh(II)-catalyzed reaction of 2-carbonyl-substituted 2H-azirines with ethyl 2-cyano-2-diazoacetate or 2-diazo-3,3,3-trifluoropropionate provides an easy access to 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones. These compounds can be selectively prepared from the same starting material using temperature as the only varied parameter. The 2-azabuta-1,3-diene intermediate, a common precursor for both heterocyclic products, isomerizes into 2H-1,3-oxazine under kinetic control, while 1H-pyrrol-3(2H)-one is the sole product of the reaction at elevated temperatures. According to DFT-calculations a one-atom oxazine ring contraction involving ring-opening to a 2-azabuta-1,3-diene intermediate, followed by a 1,5- and 1,2-prototropic shift leads to the consecutive formation of imidoylketene and azomethine ylide, which then further undergo cyclization to the pyrrole derivative.     

Copper catalyzed/mediated synthetic methodology for ebselen and related isoselenazolones

Scope of the copper catalyzed/mediated selenium-nitrogen coupling reaction has been studied for the synthesis of isoselenazolones. It is noticed that the 2-chloro, 2-bromo-, and 2-iodo-aryl amides substrates can be exploited in the selenium-nitrogen coupling reaction by employing 25-100 mol % of CuI/1,10-phenanthroline (L) and potassium carbonate as a base in DMF. Furthermore, electron rich 2-chloro-arylamides also underwent selenium-nitrogen coupling reaction to give biologically important selenium-nitrogen heterocycles. Also, copper-catalyzed selenium-nitrogen coupling reaction has been meticulously applied for the synthesis of diaryl diselenides having methoxy, amine, and amide functionality from respective aryl iodides in the presence of stoichiometric amount of succinimide as an external Se-N coupling partner.     

Knoevenagel condensation catalyzed by novel Nmm-based ionic liquids in water

A series of novel N-methyl morpholine (Nmm) based ionic liquids with 1,2-propanediol group were synthesized and used as catalysts for Knoevenagel condensation at room temperature in water. Under the effect of the catalyst, various aldehydes or aliphatic ketones could react with a wide range of activated methylene compounds well, including malononitrile, alkyl cyanoacetate, cyanoacetamide, β-diketone, barbituric acid, 2-arylacetonitrile and thiazolidinedione. Furthermore, most of the products could be separated just by filtrating and washing with water. Additionally, the catalyst is recyclable and applicable for the large-scale synthesis.     

Construction of polyheterocyclic spirotetrahydrothiophene derivatives via sulfa-Michael/aldol cascade reaction

A series of polyheterocyclic spirotetrahydrothiophene derivatives were obtained in moderate to excellent yields via a catalyst-free sulfa-Michael/aldol cascade reaction of chalcones 1 and commercially available 1,4-dithiane-2,5-diol 2 under mild conditions. We also present the first asymmetric sulfa-Michael/aldol cascade reaction of chalcones 1 and commercially available 1,4-dithiane-2,5-diol 2 with moderate to good enantioselectivities catalyzed by readily available chiral phase-transfer catalysts (PTCs).     

Suzuki-Miyaura reactions of the soluble guanylate cyclase inhibitor NS2028: a non-product specific route to C-8 substituted analogues

Both soluble guanylate cyclase (sGC) inhibitors ODQ 1 and NS2028 2 are synthesized via improved protocols. In the former case treating 3,4-dihydroquinoxalin-2(1H)-one oxime 8, which can be prepared in two steps from 1,2-benzenediamine, with 1,1′-carbonyldiimidazole (CDI) gives the dihydro-ODQ 10 that in the presence of KMnO₄ oxidises to give ODQ 1 in an overall yield of 46% starting from 1,2-benzenediamine. In the latter case, the synthesis affords NS2028 2 from 2-amino-4-bromophenol 3 in three steps with an overall yield of 85% and avoids the need for chromatography. Furthermore, Suzuki-Miyaura reaction conditions are described that enable the preparation of 8-aryl and 8-heteroaryl derivatives of NS2028 directly from NS2028 2. Finally, demethylation of the 8-(methoxyphenyl) substituted analogues afforded the 8-(hydroxyphenyl) derivatives 40-42. All new products are fully characterised.