生物分子模擬應(yīng)用研究

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李國(guó)輝研究員團(tuán)隊(duì)與上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所楊巍維研究員團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的手段，解釋了膠質(zhì)瘤細(xì)胞中關(guān)鍵氨基酸的磷酸化過(guò)程對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于Molecular Cell。運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法，針對(duì)T243磷酸化前后PGK1與底物結(jié)合的分子機(jī)制進(jìn)行研究，并發(fā)現(xiàn)T243的磷酸化影響了另一關(guān)鍵氨基酸(K216)的側(cè)鏈朝向，進(jìn)而對(duì)PGK1和底物結(jié)合的關(guān)鍵相互作用產(chǎn)生影響，導(dǎo)致磷酸化前后底物與PGK1親和力發(fā)生明顯變化。這一發(fā)現(xiàn)，從分子層面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并為膠質(zhì)瘤治療的新策略提供了詳細(xì)的理論依據(jù)。

T243的磷酸化影響了另一關(guān)鍵氨基酸(K216)的側(cè)鏈朝向（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所）

鍵能方法學(xué)創(chuàng)新與當(dāng)代有機(jī)化學(xué)的理性發(fā)展

南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院程津培院士團(tuán)隊(duì)以“鍵能方法學(xué)創(chuàng)新與當(dāng)代有機(jī)化學(xué)的理性發(fā)展”為題發(fā)表了“前瞻性”文章于JACS?；瘜W(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是通過(guò)化學(xué)鍵的斷裂和再構(gòu)實(shí)現(xiàn)鍵的重組。因此，化學(xué)鍵的能量，即鍵能是控制這一過(guò)程最核心的本征要素，是決定反應(yīng)的內(nèi)因。實(shí)際研究中鍵能作用的所謂“失效”，主要是由于人們不恰當(dāng)?shù)厥褂面I能數(shù)據(jù)如用傳統(tǒng)的線性分析處理多元復(fù)雜體系，或者使用了不適宜的鍵能數(shù)據(jù)源造成。針對(duì)當(dāng)今化學(xué)研究中面臨的復(fù)雜和多元特征，應(yīng)改變過(guò)去只考慮單一變量的思維模式，多維度、睿智地使用鍵能來(lái)理解復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)體系。

DNA—二氧化硅固態(tài)納米結(jié)構(gòu)的制備

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所研究員樊春海、亞利桑那州立大學(xué)教授顏顥等合作提出了一種框架核酸誘導(dǎo)的團(tuán)簇預(yù)水解策略，實(shí)現(xiàn)了精確可控的DNA-二氧化硅固態(tài)納米結(jié)構(gòu)的制備，研究論文發(fā)表于Nature。將框架核酸作為模板誘導(dǎo)團(tuán)簇預(yù)水解，在納米尺度上將DNA序列編碼的自組裝結(jié)構(gòu)復(fù)制成具有剛性結(jié)構(gòu)的精確二氧化硅構(gòu)型，并且可以由二維平面結(jié)構(gòu)拓展至三維框架、三維曲面結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單幾何結(jié)構(gòu)以至復(fù)雜有序結(jié)構(gòu)。新策略突破了傳統(tǒng)硅化學(xué)合成在材料結(jié)構(gòu)尺度上的限制，實(shí)現(xiàn)了納米尺度的精確二氧化硅結(jié)構(gòu)的制備；還能顯著提高這種框架核酸的力學(xué)強(qiáng)度，使基于DNA的固態(tài)納米孔在保持精確結(jié)構(gòu)的同時(shí)還具備力學(xué)性能。

甾體天然產(chǎn)物Cyclocitrinol的合成

中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所桂敬漢課題組完成了Cyclocitrinol的高效仿生合成，相關(guān)論文發(fā)表于JACS。以廉價(jià)易得的孕烯醇酮為原料，首先通過(guò)4步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了C19-甲基的選擇性氧化；隨后通過(guò)仿生串聯(lián)重排反應(yīng)高效構(gòu)建天然產(chǎn)物中的雙環(huán)[4.4.1] A/B環(huán)系骨架，以共計(jì)9步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了天然產(chǎn)物Cyclocitrinol骨架的克級(jí)規(guī)模制備；最終，通過(guò)烯基負(fù)離子片段對(duì)甲基酮的立體選擇性加成反應(yīng)完成了Cyclocitrinol的合成。該合成路線不僅可以實(shí)現(xiàn)Cyclocitrinol的簡(jiǎn)潔、可放大合成（從孕烯醇酮出發(fā)總計(jì)10步反應(yīng)），同時(shí)為Cyclocitrinol可能的生源合成假設(shè)提供了實(shí)驗(yàn)支持。

高強(qiáng)度剛性自修復(fù)材料用于3D打印和醫(yī)用外固定支架

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、配位化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李承輝副教授和左景林教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用“積弱成強(qiáng)”的策略得到了一種高強(qiáng)度剛性自修復(fù)材料，相關(guān)研究發(fā)表于Nature Communications。設(shè)計(jì)者研發(fā)了一種側(cè)鏈含有大量羧基的短鏈聚甲基硅氧烷單體，與金屬鋅形成的弱配位鍵交聯(lián)得到力學(xué)強(qiáng)度非常高的高分子材料，其楊氏模量接近500MPa。由于金屬鋅與羧酸之間的配位平衡反應(yīng)受溫度控制，當(dāng)溫度升高時(shí)往配合物解離方向移動(dòng)，產(chǎn)生游離的短鏈聚甲基硅氧烷單體和金屬鋅離子；而在溫度降低時(shí)往配合物生成方向移動(dòng)，重新形成三維交聯(lián)的高分子。這種高分子在加熱時(shí)變得軟而彈，具有良好的熱塑性和熱修復(fù)性。

PDMS-COO-Zn聚合物應(yīng)用（圖片來(lái)源于Nature Communications）

PDMS-COO-Zn聚合物制備與表征（圖片來(lái)源于Nature Communications）

FNCDs制備

天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授團(tuán)隊(duì)制備出具有自保護(hù)超長(zhǎng)室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點(diǎn)（FNCDs），研究成果發(fā)表于Advanced Functional Materials。這種氟氮雙摻雜碳量子點(diǎn)表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光pH穩(wěn)定性和自保護(hù)室溫磷光pH響應(yīng)性，其室溫磷光壽命在強(qiáng)堿性環(huán)境下達(dá)到1.21秒。用氟氮雙摻雜碳量子點(diǎn)的水分散液制備的墨水可以通過(guò)商業(yè)噴墨打印機(jī)將設(shè)計(jì)的復(fù)雜圖案、文字等加密信息打印在濾紙上，待其干燥后在紫外燈下發(fā)射出強(qiáng)烈的固態(tài)藍(lán)色熒光，移去紫外燈后會(huì)發(fā)射出自保護(hù)綠色磷光。因此，基于氟氮雙摻雜碳量子點(diǎn)隱形墨水可被應(yīng)用于信息記錄/讀取、防偽和隱寫(xiě)術(shù)領(lǐng)域。

金屬配合物低維晶體新進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)實(shí)驗(yàn)室科研人員通過(guò)溶液再沉淀法成功制備了甲基化苯基吡啶金屬銥配合物的高質(zhì)量一維管狀微納晶體，并進(jìn)一步通過(guò)晶體摻雜，得到了兩種不同銥配合物的二元能量轉(zhuǎn)移晶體，實(shí)現(xiàn)聚集發(fā)光淬滅(ACQ)受體的光放大和微納尺度溫度響應(yīng)功能；研究論文發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition。當(dāng)受體的摻雜量為0.2%時(shí)，此類晶體可以實(shí)現(xiàn)接近80%的三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移效率和800倍以上的受體磷光放大。在常溫時(shí)，晶體表現(xiàn)出受體的紅色磷光，固態(tài)量子產(chǎn)率達(dá)到40%。降低溫度，晶體的激子能量轉(zhuǎn)移受到抑制，給體的綠色發(fā)光重新被激活，實(shí)現(xiàn)微納尺度下發(fā)光顏色變化的原位調(diào)控與溫敏監(jiān)測(cè)。

自組裝多孔薄膜用于高效有機(jī)小分子分離

國(guó)家納米科學(xué)中心和中國(guó)科學(xué)院納米科學(xué)卓越中心唐智勇研究員和李連山副研究員在具有剛性分子骨架的自組裝多孔薄膜用于高效有機(jī)小分子分離的研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Chemistry。科學(xué)家在SiO2表面修飾初始聚合位點(diǎn)后進(jìn)行表面聚合反應(yīng)，通過(guò)精細(xì)控制表面修飾及聚合反應(yīng)條件，獲得了平方厘米級(jí)的無(wú)缺陷薄膜并成功轉(zhuǎn)移至超濾膜多孔支撐層。分子截留測(cè)試表明，其對(duì)有機(jī)溶劑具有極高的穩(wěn)定性，在同等選擇性基礎(chǔ)上，過(guò)濾速度較目前商用的一維柔性聚合物薄膜高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這一結(jié)果主要得益于這類材料永久性微孔結(jié)構(gòu)及高孔隙率，使其有望成為新一代高效膜分離材料。