纳米材料

碳纳米管传感器可快速检测新冠病毒

据报道，美国麻省理工学院工程师使用专门的碳纳米管设计了一种新型传感器，可在没有任何抗体的情况下检测新冠病毒，并在几分钟内给出结果。新传感器基于可快速准确诊断的技术，不仅适用于新冠疫情，还适用于未来的流行病。

麻省理工学院化学工程教授、研究资深作者迈克尔·斯特拉诺说：“快速测试意味着可以在未来的大疫情中更早地开放旅行。可以对下飞机的人进行筛查，并确定他们是否应该隔离，也可对进入工作场所的人员进行筛查。”

在该项目开始后大约10天，研究人员就为新冠病毒的核衣壳和刺突蛋白确定了准确的传感器。在此期间，他们还能够将传感器集成到带有光纤尖端的原型设备中，该设备可实时检测生物流体样本的荧光变化。其消除了将样本送到实验室的需要，而这是原本新冠PCR诊断测试所必需的。

该设备在大约5min内产生结果，并且可检测低至每毫升样品2.4pg病毒蛋白的浓度。在这篇论文提交后最新进行的实验中，研究人员实现了比现在商业上可用的快速测试更低的检测限值。

该设备还可检测溶解在唾液中的新冠病毒核衣壳蛋白（但不能检测到刺突蛋白）。检测唾液中的病毒蛋白通常很困难，因为唾液中含有黏性碳水化合物和消化酶分子，会干扰蛋白质检测，这就是为什么大多数新冠诊断需要鼻拭子的原因。

研究人员表示，即使没有任何抗体和受体设计，该传感器也显示出最高范围的检测限值、响应时间和唾液兼容性。这种分子识别方案的独特之处在于，可进行快速设计和测试，而不受传统抗体或酶受体的开发时间和供应链要求的阻碍。（科技日报）

科学家开发出新型纳米材料绷带

据报道，捷克科学家研发出一种新型抗菌纳米材料绷带——NANO LPPO，可用于治疗烧伤和细菌感染的皮肤伤口。该材料已经完成第一阶段实验，有待进一步临床测试验证。相关研究的结果发表在《科学报告》上。

来自捷克科学院有机化学和生物化学研究所的Dominik Rejman团队与微生物研究所的Libor Krasny团队合作开发出一种抗菌化合物——脂氧磷蛋白（LPPO）。该物质不必穿透细菌，而是直接作用于细菌表面，破坏细菌细胞膜，因此能够高效快速消灭细菌，并且尚未在实验中发现产生抗药性。

在该研究基础上，捷克利贝雷茨技术大学的David Lukas团队使用聚合物纳米纤维作为载体，开发出NANO LPPO。纳米材料会在酶的作用下被分解成无害的分子，LPPO将在分解过程中逐步释放出来。细菌产生的降解酶将显著加速该过程，伤口中的细菌越多，材料分解就越快，释放的活性物质就越多，从而能有效促进软组织的愈合和再生。小鼠模型实验已经证明NANO LPPO能够预防伤口感染，并加速伤口愈合。（科技部）

麻省理工学院研发新一代纳米仿生发光植物

据报道，近期《科学进展》杂志刊发麻省理工学院（MIT）研究人员论文，介绍了新一代纳米仿生发光植物的相关情况。

麻省理工学院的工程师们将特制纳米颗粒嵌入植物叶子里，使其成为可用LED充电的发光植物。在充电10s后，植物会发出数分钟的亮光，且可反复充电。这些纳米颗粒含有萤火虫中的萤光素酶，将功能性纳米颗粒插入活体植物以产生新功能属于“植物纳米仿生学”的范畴。

该团队在2017年研制了第一代发光植物，新一代发光植物产生的光要亮10倍，原因在于使用类似于电容器的器件，可储存光并在需要时释放。研究人员使用磷光体来制造“光电容器”。磷光体可吸收可见光或紫外光，以磷光的形式慢慢释放。磷光体的选材是一种叫做铝酸锶的化合物，这种化合物可形成纳米颗粒。将纳米颗粒嵌入植物之前，研究人员将其用二氧化硅涂装，以保护植物免受损害。这些纳米颗粒可通过植物叶子表面的气孔注入，积聚在叶肉中并形成一层薄膜，吸收光子。研究显示，活体植物的叶肉可容纳这些颗粒，既能展示照明能力又不伤害植物本身。（科技部）

青岛大学开发杀菌灭毒口罩用纤维

据报道，11月22日，青岛大学对外宣布，该校生物医用材料与工程研究院的研究人员开发了一种新型聚四氢嘧啶抗菌、抗病毒聚合物，可制备成纳米纤维“纺织”到口罩外层，对病原菌产生较强的杀灭效果，对空气中的各类微粒也具有较好的拦截作用。

近年来，由细菌和病毒传播引起的新发传染病已成为全球经济发展和公共卫生的一个主要危害。但目前，大多数个人防护装备的抗菌和抗病毒性能较弱。针对这一问题，青岛大学生物医用材料与工程研究院的研究团队设计合成了一种新型聚四氢嘧啶抗菌、抗病毒聚合物，通过静电纺丝工艺将其与聚丙烯腈（制作口罩的一种常见材料）混合在一起，就能制备成具有良好热稳定性和拉伸强度的纳米纤维。

实验结果表明这种纳米纤维具有良好的生物相容性，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌都表现出了高效且持久的抑菌效果（>99.999%），对病毒表现出优异的杀灭性能。“将该纳米纤维作为病原体灭杀层制得新型医用防护口罩，其对0.24μm顆粒物的过滤效果高达97%，大大优于N95口罩。这表明该纳米纤维层的加入，在很大程度上提高了口罩对颗粒物的拦截效果。”研究团队的主要负责人、3年级硕士研究生郭帅兵表示。而且这种纳米纤维不仅可以应用于口罩，也可以扩展到其他个人防护装备和纺织品中，据悉，此项研究成果已申请国家发明专利，该研究论文还在国际顶级期刊上发表。

“该研究从新型抗菌、抗病毒聚合物的结构设计出发，成功制备了具有高效抗菌、抗病毒且具有良好生物相容性的纳米纤维，为尖端医护纺织品的设计和开发提供了一种新材料和新思路。”郭帅兵介绍。青岛大学生物医用材料与工程研究院长期致力于纳米药物、成像探针和抗菌材料等方面的研究，近年来已有多篇高水平学术论文被作为高被引论文、被国际顶级期刊发表，引起国际同行的广泛关注。（半岛都市报）

兰州化物所天然药物活性成分研究取得进展

据报道，中国科学院兰州化学物理研究所西北特色植物资源化学重点实验室研究员杨军丽团队利用一种新型发光纳米材料——硅纳米粒子，构筑了荧光硅纳米粒子药物筛选新体系，简单、快速、可视化地实现了α-糖苷酶活性评价及其抑制剂筛选。

科研人员设计了一种新型的α-糖苷酶底物α-熊果苷，该底物在α-糖苷酶的酶促催化下可定量地转化为对苯二酚和葡萄糖。研究向上述体系中引入硅烷化试剂N-（β-氨基乙基-γ-氨丙基）甲基二甲氧基硅烷，酶反应产物对苯二酚与该硅烷化试剂在溶液体系中原位反应生成橙色并发射黄色荧光的硅纳米粒子，进而实现了α-糖苷酶活性的比色和荧光信号双输出多模态测定。该研究为α-糖苷酶的检测提供了新思路，并开启了新颖底物设计条件下的酶活性评价及其抑制剂筛选。

中药和天然药物是我国中医药体系重要的组成部分，其化学成分较为复杂，从中靶向发现并制备具有特定强生物活性苗头分子是中药现代化的重要内容，也是药物化学与其他学科交叉创新的重点内容。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中科院“西部之光”交叉团队项目、甘肃省重点研发计划、兰州化物所“一三五”重大突破项目的支持。（中国科学院兰州化学物理研究所）

纳米药物递送系统为失眠人添睡意

据报道，11月20日，从天津大学了解到，该校生命科学学院常津教授团队设计了一种新型多功能纳米药物递送系统，有效解决了抗失眠药物口服利用率低、维持睡眠效果差的缺点。

纳米药物递送系统是一种极具开发潜力的药物递送策略，其突出的优点越来越为医药学界所重视。它具有增加药物溶解度、延长药物在体内的滞留时间、增强药物的靶向性及降低毒性、抗肿瘤多药耐药等优点。

近年来，纳米药物递送系统的制备工艺、制备材料及表面修饰等方面取得了较大的进展。在这些研究基础的支撑下，研究团队开发了这种新型多功能纳米药物递送系统，旨在解决抗失眠药物口服利用率低、维持睡眠效果差等问题。

研究团队将抗失眠药物扎莱普隆负载于单壁碳纳米管上，可适当延长其有效作用时间以增强维持睡眠的效果。同时单壁碳纳米管作为载体有助于跨越血脑屏障以提高药物利用率，还具有一定的神经保护作用。

此外，研究团队还采用了以卡波姆为基体的智能凝胶，可适当延长制剂在鼻腔的停留时间，以进一步增强药物的吸收效率。该材料的智能离子响应性也可避免鼻腔堵塞影响入眠后的正常呼吸。（天津大学）

石墨烯基复合相变材料开发成功

据报道，近日，中国科学院大连化学物理研究所的研究人员通过合成策略开发出一种具有高光热转换效率的石墨烯基复合相变材料。

该复合相变材料具有优异的相变性能和光热转换能力，为大规模制备石墨烯基光热转化复合相变材料提供了新思路。

石墨烯基复合相变材料能够解决相变材料相变过程中的泄漏问题，并具有优异的光吸收能力，在太阳能热转换和存储领域具有潜力。然而，目前石墨烯基复合相变材料的制备方法涉及多步过程，通常较为复杂、耗时耗能，阻碍了其进一步应用。

基于此，研究人员通过简单直接的一步法策略，将聚乙二醇相变材料原位填充到氧化石墨烯网络结构水凝胶中，构建出石墨烯基定型复合相变材料。该复合相变材料具有高的相变材料负载量，经历1 000个冷热循环后仍可保持稳定的相变焓值，表现出优异的相变储热性能。此外，该材料还具有出色的光热转化能力，可快速将太阳能转化为热能储存于相变材料中，转化效率最高可达93.7%。（中国化工报）

过程所制备中空多壳层纳米材料 实现高效光热水净化

据报道，近日，中国科学院过程工程研究所开发出一种具有中空多壳层结构（HoMSs）的非晶纳米复合物，表现出优异的光热蒸水性能。该材料可提升光热转换以及水输运过程，具有高效、高稳定性、高环境耐受力等特点。

淡水资源紧缺是人类面临的挑战，科学家期待寻求一种无需耗电、不受地域限制的材料，以实现高效海水淡化及污水净化，光热界面蒸水日渐成为学术界的研究热点。仅利用太阳能即可实现高效水净化，光热蒸水被视为一种获得饮用水的绿色新途径，其核心为光热界面材料。半导体材料由于稳定性高，选材范围广等优势，颇具应用潜力。

基于前期对HoMS增强物质传递与能量转化的理解，研究人员设计了一种特殊的HoMSs以强化光热蒸水过程。实验证实，在海水、含重金属离子污水、含病毒水源、强酸强碱溶液等苛刻条件下，该HoMS材料仍可保持高蒸水速率及稳定性。经冷凝收集的清洁水，已达到我国与世界卫生组织的饮用水标准。目前，研究团队正在制备小型便携式净水设备及海水淡化样机，以满足相关场景下的应用需求。（中国科学院过程工程研究所）

中科院山西煤化所：石墨烯研制又有新突破

据报道，10月27日，中科院山西煤化所又传来好消息，为了应对5G通信等大功率电子产品的散热需求，中科院山西煤化所打破“课题组藩篱”，组建联合研发团队，研制出综合指标优越的新产品——石墨烯导热膜，该产品已在多款卫星定型使用，并成为中国航天科技集团、中国电科集团、中科院小卫星中心等单位的合格供货方。

据介绍，随着5G时代电子和通信产品的快速发展，电子器件对散热组件扩热能力的需求越来越高，石墨烯导热膜是电子散热材料的重要組成部分。这一产品可以有效降低智能手机、平板电脑以及航天产品的局部“热点”，从而提升电子产品和航天产品的应用体验，因此对于民用和军用电子产品等方面有广阔的应用空间。而且，预计到2022年，以此为主的散热组件在全球的市场规模将达到40亿美元，其中散热膜的市场规模可达200亿元以上，并保持每年25%的增速。

为此，中科院山西煤化所组建了以709课题组+705课题组为主要成员的研发团队，在之前研发石墨烯的基础上又实施了联合研发，研制出热通量高、柔韧性好等综合指标优越的石墨烯导热膜，现已建成10吨级氧化石墨烯浆料和千平米级石墨烯膜中试平台。该研发项目在专用浆料、超厚膜成型、热处理、致密化等关键过程均属于自有技术，并申请了10项发明专利，授权4项，知识产权方面无风险和隐患。下一步，还将根据市场需求，拟建设年产20万m2高通量石墨烯膜生产线，预期可实现年产值2.7亿元。（太原日报）