碳点(Carbon dots, CDs)作为一类粒径小于10 nm新型零维光致发光纳米材料,具备可调荧光发射和激发波长,良好的光稳定性、水溶性和生物相容性、低毒性等显著优势,近年来得到了学者们广泛关注。以富含多种活性成分并可发挥多种药效作用的中药(Traditional Chinese Medicines, TCM)为碳源,制备出具有一些特殊功能的中药CDs(TCM-CDs),进而有望发挥出更大的药用价值。本文详细介绍了中药CDs的合成方法及每种合成方法的优缺点,全面综述了中药碳点在生物成像和医学治疗方面的最新研究进展,并对中药CDs研究的重要性及面临的主要问题及挑战和未来的发展方向进行了展望。

金属有机框架(Metal-Organic Frameworks)是由金属离子或簇与有机配体通过配位键形成的具有孔洞结构的新一代晶态多孔材料,是近20年来配位化学领域的研究热点。作为新型多功能材料,MOFs具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔径可调、拓扑结构多样和可裁剪等优点,广泛应用于各种领域。尽管MOFs有许多优点,但是大多数MOFs材料的水和化学稳定性相对较差,在恶劣条件下结构无法保持,极大限制了它们的实际应用。因此,化学稳定的MOFs材料具有更大的应用前景。近年来,研究人员在提高MOFs化学稳定性方面进行了大量的探索,发展了一些非常好的方法合成化学稳定的MOFs材料。本文主要综述了近五年来化学稳定MOFs材料合成的最新研究进展。

碳材料的发展极大地推动了人类科技的进步。碳材料通过碳原子之间不同的键合方式、结构和排列,使其具有丰富的性质,并且更多新型碳材料还不断地被发现或合成出来。作为新型碳材料的纳米碳分子由于其本身所拥有的潜在优良性质,在有机电子学、材料科学如生物材料等领域具有广阔的应用前景,因此被誉为是未来最有开发前景的材料。在过去的四十年里,新型纳米碳分子的发现和创造已彻底改变了碳材料的格局,打开了一扇通往全新科学领域的大门。本文重点介绍了近年来具有新颖拓扑结构的纳米碳分子的结构特征以及如何通过有机合成的手段对其进行精准构筑。

近年来,随着互联网和人工智能的发展和普及,轻薄便捷、电子性能优异的柔性压力传感器作为可穿戴电子设备的核心器件,拥有了越来越广阔的市场。柔性压力传感器具有灵活柔韧、可折叠、传感性能优异等优点,因而在电子皮肤、运动检测、医疗监测和人机界面等方面已引起广泛的关注。构筑微纳结构是提高压力传感器灵敏度和传感性能的关键。基于此,本文首先总结了高灵敏度压力传感器的传感机制(压阻式、电容式、压电式和摩擦电式)和关键性能参数(灵敏度、压力检测范围、检测限、响应/恢复时间、循环稳定性和线性度等),然后归纳了利用基材构建表面微纳结构(微凸结构、荆棘结构和褶皱结构)和利用导电材料构建微纳结构(微球结构、海胆状结构、蜂窝状结构)的柔性压力传感器的研究进展及其优缺点,总结了基于微纳结构的高灵敏度柔性压力传感器在脉搏监测、电子皮肤、运动检测和人机界面等方面的应用现状。最后,从今后应用的角度出发,概述了高灵敏度柔性压力传感器即将面临的挑战及未来发展方向。

Diels-Alder(DA)反应温度可逆、无需催化剂、高效快速且无有害产物,成为构建可自愈和可回收的动态共价弹性体网络的有利选择。然而传统的DA反应(比如呋喃和马来酰亚胺)存在反应时间长、反应温度高和模块化差等问题。近年来研究发现,具有高反应性的二烯可与特异性的RAFT试剂发生HDA反应(含杂原子硫的Diels-Alder环加成反应),实现HDA反应与RAFT聚合的高效级联,降低DA反应温度及反应时间的同时,又将RAFT聚合对于聚合物分子量以及分子量分布的精确可控性结合到DA反应中,在制备高分子量嵌段及接枝聚合物、表面修饰等方面有广泛的应用潜力。本文综述了近十五年来HDA-RAFT级联反应的研究与应用,探讨了目前仍存在的一些问题和解决方法,并对未来这一领域的发展进行了展望。

微针经皮递送系统相比于口服、注射给药具有高效、安全、无痛的给药特点,特别是刺激响应性聚合物微针系统生物相容性好,能够依据环境微变化实现时间和空间上的经皮局部和全身智能给药功能,是当前国际前沿研究课题。本文聚焦于近十年来国内外刺激响应性聚合物微针系统的研究工作,着重综述了聚合物微针的发展演变历程、内外环境刺激响应类型及其响应构效机制。此外,详细阐述了微针制备方法、表征方法、微针系统在生物医药递释、组织器官、皮肤医学及医美领域等方面的应用。刺激响应性聚合物微针系统使用方法简便、力学性能可调、药物精准靶向递送,在经皮靶向给药领域有重大研究意义,未来生物活体负载及标准化的产业应用是研究者不断努力和进步的方向。

由于长期滥用可卡因会对人体产生心律失常、心肌梗死、中风、高血压、主动脉僵硬等不良影响,可卡因已成为当今最危险和非法滥用的药物之一,传统的可卡因色谱分析方法存在耗时、样本处理繁琐和操作复杂等缺点。因此,改善传统可卡因分析方法对打击犯罪和发展医学具有一定的积极影响。由于生物传感器的准确性和便携性,基于免疫和适配体技术的生物传感器是检测可卡因的一个重要发展方向。在这篇综述中,主要讲述了近年来不同类型的可卡因生物传感器,涵盖了基于电化学、荧光、比色等方法在可卡因检测上的进展,对可卡因的免疫和适配体生物传感器进行了归纳和综述,并总结了可卡因传感器的优缺点和发展方向。

铜基小孔分子筛催化剂因其具有优异的氨气选择性催化还原氮氧化物(NH₃-SCR)活性、水热稳定性、氮气选择性和较宽的温度窗口等特点,成为当前国六标准柴油车的首选催化剂。但是,柴油车尾气中的硫氧化物对铜基小孔分子筛催化剂的催化活性影响很大,甚至导致催化剂发生不可逆失活。本文以铜基小孔分子筛催化剂的硫中毒机理为主线,简要介绍了铜基小孔分子筛催化剂的结构及活性位点研究现状,进一步对催化剂耐硫性能的改进及硫中毒催化剂再生机理的研究进展进行综述。基于铜基小孔分子筛催化剂硫中毒机理研究开展耐硫性能改进及再生工艺研究,以及多种中毒因子的协同影响及失活机制研究是未来铜基小孔分子筛实际应用于柴油车尾气氮氧化物超低排放的重要研究方向。

制备特定无机阴、阳离子的选择性吸附材料有利于保障饮用水安全、控制外排污水生态风险、保障地表水环境质量,具有非常广泛的市场需求和应用前景。选择性离子吸附材料研发始于20世纪60年代,经过60年的高速发展,选择性离子吸附材料领域目前依旧保持了极高的研究热度和研究水平。本文概述了选择性离子吸附材料的研发历史、现状和主要研究方向,重点总结了四种选择性离子吸附原理(即分子印迹技术原理、软硬酸碱理论、非静电作用原理和竞争离子自我抑制原理)和它们的研究历史、选择性离子吸附材料制备与应用情况,展望了未来的研究方向,这些信息的整理归纳将为未来的选择性离子吸附材料研发、水中特定离子浓度控制提供重要的借鉴。

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种高效、清洁的全固态能量转化装置,但过高的工作温度(700~900 ℃)限制了其使用范围和寿命,SOFC中低温化已成为当前研究热点。制备超薄电解质(厚度<10 μm)可缩短氧离子传导路径,有效降低欧姆损耗并提升中低温SOFC输出功率。电泳沉积工艺因其成本低、制备速度快等优势,极具大规模商业化生产电解质薄膜的潜力。本文归纳了近十年来电泳沉积工艺在SOFC电解质薄膜生产中的研究进展,并针对电泳沉积过程中的基体选择及预处理、稳定悬浮液制备、气泡消除及热处理过程等瓶颈问题展开讨论。结合大规模商业化薄膜制备应用的需求分析,给出了电泳沉积工艺未来研究方向的建议。