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他引38, 000！半年几乎囊括了化学材料领域所有顶刊

他引38, 000！半年几乎囊括了化学材料领域所有顶刊 邃瞳科学云
2020-08-14
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导读：施剑林院士，发表杂志SCI论文460余篇，SCI他人引用38,000余次，H-index为110

院士简介

施剑林，中国科学院院士，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。曾任上海硅酸盐研究所所长，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室主任。国家杰出青年基金获得者（1996），教育部长江学者特聘教授（2008）。担任国家重大基础研究计划和国家重点纳米专项首席科学家，同时还承担并负责多项国家自然科学重点基金、“863”材料高技术和科学院创新方向性等多项国家与地方科研项目。曾从事先进陶瓷材料制备科学，烧结理论，结构陶瓷高温可靠性评价透明陶瓷等研究（1983-2005），现主要从事无机纳米材料，介孔材料与介孔主客体复合材料的合成、非均相催化性能与环境应用；介孔纳米颗粒的可控合成及其生物相容性、多功能化、药物输运和纳米诊疗剂等方面的研究（1998至今）。最近提出了“纳米催化医学”的全新研究前沿方向，使用无毒纳米颗粒而不使用传统的有毒化疗药物，通过引发瘤内原位的催化反应达到抗肿瘤目的。发表杂志SCI论文460余篇，SCI他人引用38,000余次，H-index为110，并被Thomson Reuters选为2015至2019年度全球高被引科学家。以第一完成人获国家自然科学二等奖一项（2011年度）、上海市自然科学一等奖两项（2008，2014）和上海市科技进步一等奖（2009）一项等科技奖励。 另获两院院士评选中国十大科技进展（2005）、中国青年科技奖、中科院青年科学家奖、上海市自然科学牡丹奖、上海市科技精英等奖励。
顶刊汇总
据不完全统计，施院士自2020年以来共发表16余篇文章，其中包括3篇Angew、4篇Advanced Materials，此外几乎集齐了化学和材料领域的所有顶刊，如Science Advances、JACS、Chem、Matter、Small、ACS Nano以及Nanotoday等。由于篇幅所限，这里我们将选取其中的十篇文章解读，以供大家学习和交流。小编水平所限，有不足之处，欢迎读者反馈和交流。

01

Science Advances:一种用于近红外钾离子成像的高灵敏度和选择性纳米传感器
钾离子(K+)浓度在不同的生物过程中存在着波动。因此，许多K+探针已经开发出来，通过光学成像来监测这种波动。然而，目前可用的K+探针在检测活体动物的生理波动方面还远远不够灵敏。此外，由于目前普遍使用的是短波长激发，而这对深部组织的监测是不适用的。在此，施剑林院士团队报道了一种高灵敏度和选择性的纳米传感器，可用于活细胞和动物的近红外(NIR) K+成像。该纳米传感器是将上转换纳米粒子(UCNPs)和商品化的K+指示剂封装在介孔二氧化硅纳米粒子的空腔中，然后再包覆K+选择性滤膜。该膜能从介质中吸附K+并滤除干扰阳离子。UCNPs将近红外转换成紫外线，激发K+指示剂，从而可以检测培养细胞和完整小鼠大脑中K+浓度的波动。
A highly sensitive and selective nanosensor for near-infrared potassium imaging. Science Advances, 6(16), eaax9757. DOI：10.1126/sciadv.aax9757
https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaax9757?rss=1

02

JACS：近红外电压纳米传感器能够实时成像小鼠和斑马鱼的神经元活动
具有监测神经元活动能力的光电压传感器是研究大脑信息处理的重要工具。然而，目前的基因编码电压指示器通常需要大功率可见光来激发，并且仅限于基因定位的模型动物。在此，施剑林院士团队报告了一种近红外(NIR)激发非遗传电压纳米传感器，实现了完整的动物神经元膜电位的稳定记录。该纳米传感器由福斯特共振能量转移(FRET)对、外膜-锚定上转换纳米颗粒(UCNP)和膜内嵌二甲基胺(DPA)组成。DPA的负电荷使膜电位波动，影响了DPA与UCNP之间的距离，进而改变了FRET效率。因此，纳米传感器的发射强度可以反映膜电位。利用纳米传感器，不仅可以监测培养细胞的膜电位的电诱发变化，还可以监测斑马鱼完整神经元的感觉反应和小鼠完整皮层神经元的大脑态-调节阈下活动。
Near-infrared voltage nanosensors enable real-time imaging of neuronal activities in mice and zebrafish. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 17,7858–7867. DOI：10.1021/jacs.0c01025

03

ACS Nano：联合磁热疗和免疫疗法用于原发性和转移性肿瘤的治疗
肿瘤的免疫疗法在未来的癌症治疗中具有广阔的应用前景，但由于治疗效果不佳，且可能存在严重的免疫毒性，临床上仍不尽如人意。在这里，施剑林院士团队展示了联合磁热疗(MHT)和检查点阻断免疫疗法用于原发性肿瘤消融和拟态转移肿瘤抑制。研究者合成了单分散、高性能超顺磁CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子，并用于MHT-诱导的原发性肿瘤的有效热消融。同时，在荷瘤小鼠模型中，大量的肿瘤相关抗原被制造来促进树突状细胞(DCs)和细胞毒性T细胞的成熟和活化，从而对远处的拟态转移瘤进行有效的免疫治疗。结合MHT和检查点阻断免疫疗法在对抗原发和转移性肿瘤方面显示出巨大的潜力。
Combined Magnetic Hyperthermia and Immune Therapy for Primary and Metastatic Tumor Treatments. ACS Nano 2020，14, 1, 1033-1044. DOI：10.1021/acsnano.9b08550

04

Matter(综述)：氧病理学和氧功能材料的治疗
在动态平衡和病理方面，对氧和相关氧源物种的生物学和医学意义的研究兴趣日益增长。氧功能材料(OFMs)作为与氧分子及相关氧源相互作用的主要介质，引起了人们的广泛关注，尤其是在生物医学领域的应用。在此，施剑林院士团队概述了不同类型的典型OFMs、它们的材料基础以及在不同的氧相关的物理化学过程中的生物医学功能，如氧的产生、活化、还原等综合作用。此外，研究者还广泛讨论了OFMs在不同材料-氧相互作用中的治疗应用。最后，本文对这些治疗诊断学 OFMs的临床翻译过程、前景、挑战和未来可能的研究进展进行了概述，旨在为OFMs的设计、机制探索和生物医学应用提供了广阔的思路。
Oxygen Pathology and Oxygen-Functional Materials for Therapeutics. Matter, 2(5),1115–1147. DOI：10.1016/j.matt.2020.02.013 
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520300758#!

05

Chem：肿瘤细胞分离去除恶性膀胱肿瘤
目前，手术及后续化疗仍是膀胱癌最常用的临床治疗方式，手术风险不可避免，化疗毒性大，复发率高。在此，施剑林院士团队报道了一种前所未有的肿瘤细胞分离策略，用于恶性膀胱肿瘤切除，而不需要常规手术和化疗。将一种常用的金属离子螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)加载到神经紧张素(NT)修饰的锌-铝层状双氢氧化物(LDH)的层间。在纳米管的靶向作用下，该纳米-平台与膀胱肿瘤细胞具有较高的亲和力，使其在膀胱肿瘤部位具有高选择性和高效率的聚集。释放的EDTA分子通过EDTA-Ca2+螯合，使Ca2+从细胞间钙依赖性连接蛋白中分离，导致肿瘤解体，然后安全排出体外，而不是用有毒的化学药物将其杀死。因此，该方法确保了优良的生物安全性和极高的有效性。
Tumor Cell Dissociation Removes Malignant Bladder Tumors. Chem. DOI：10.1016/j.chempr.2020.06.013 
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929420302941#!

06

Angew(综述)：利用旧药物开发新的癌症纳米药物
癌症的高发病率和死亡率，迫切需要创新的治疗方法。最近，几个老药物经美国食品和药物管理局(FDA)或进行临床试验，如2-脱氧-D-葡萄糖、双硫仑、青蒿素、氯喹、二甲双胍和阿司匹林，已被广泛应用于临床治疗的其他疾病且具有生物安全的可靠证据，并且被改造成纳米系统用于提高癌症治疗。这些药物可以与纳米系统的其他成分或周围的生物环境协同工作，以非毒性过渡的方式形成肿瘤特异性治疗方法。这篇综述中，施剑林院士团队集中总结了这一新兴领域的最新进展，重点介绍了有利于构建下一代纳米医学的旧药物、新用途的策略。通过对旧药物的重新利用，提高肿瘤的治疗效果和特异性，有望加快纳米药物的临床转化。
Developing New Cancer Nanomedicines by Repurposing Old Drugs. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript. DOI：10.1002/anie.202004317

07

Angew：镍单原子光催化析氢的电子构型调制
新兴的金属单原子催化剂在清洁能源、环保、生物医药等多个领域引起了广泛关注。不幸的是，尽管众多证明它是高度活跃的，但由于缺乏对电子水平的深入了解，单原子位点活性的起源至今仍未被揭示。此文中，施剑林院士团队在聚合碳氮化物(CN)中构建了部分氧化的Ni单原子位点，使光催化性能提高了30多倍。部分氧化的Ni单原子位点的3d轨道充满了未配对的d电子，它们在辐照下准备被激发。这样的电子结构可以同时提高光催化剂的光响应、电导率、电荷分离和迁移率，从而大大提高了光催化性能。
Electron Configuration Modulation of Nickel Single Atoms for Elevated Photocatalytic Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2020 , 59 ,6827. https://doi.org/10.1002/anie.201914565

08

AM：生物激发铜单原子催化剂用于肿瘤平行催化治疗
细胞内的生物分子被活性氧氧化(ROS)，是基于ROS的肿瘤治疗的基础。但目前的治疗方式不能同时催化H2O2和O2产生ROS，导致治疗效果不理想。本文中，施剑林院士团队报道了一种生物激发的空心氮掺杂碳球，其掺杂单原子铜物种(Cu-HNCS)可直接催化氧气和过氧化氢分解生成ROS，即，分别是超氧化物离子(O2•-)和羟自由基(•OH)；在酸性肿瘤微环境下，细胞内生物分子的氧化没有依赖外部能量，从而达到了一个增强的肿瘤生长的抑制作用。值得注意的是，Cu-HNCS中Cu物质的芬顿反应翻转率比商业的Fe3O4纳米颗粒中Fe物质的芬顿反应翻转率高约5000倍。实验结果和密度泛函理论计算表明，Cu-HNCS的高催化活性来源于单原子铜，预示着下一代Fenton催化剂的诞生。这项工作为肿瘤平行催化治疗提供了一个有效的范例，以显著提高治疗效果。
Bioinspired Copper Single‐Atom Catalysts for Tumor Parallel Catalytic Therapy. Adv. Mater. 2020, 2002246. https://doi.org/10.1002/adma.202002246

09

AM：富-铜普鲁士蓝纳米药物用于原位双硫仑解毒和光热抗肿瘤放大
为了在特定肿瘤组织中产生有效的抗癌原，在原位毒性较低的物质毒化已经成为一种对抗癌症的新范式。通过化学反应将临床批准的药物在特定的肿瘤微环境中转化为抗癌药物是近年来研究的热点。本文，施剑林院士团队通过将治疗酒精滥用药物二硫仑(DSF)包封在富铜和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的HMPB纳米颗粒中，构建了一种中空的中孔普鲁士蓝(HMPB)治疗纳米平台DSF@PVP/CuHMPB，以实现DSF的原位化学反应激活和热疗放大化疗。当肿瘤内积聚DSF@ pvp /Cu-HMPB时，肿瘤条件下的内源性温和酸性触发HMPB纳米颗粒的生物降解，同时释放DSF和Cu2+，通过DSF-Cu2+螯合反应形成细胞毒性的双(N, N-二乙基二硫代氨基碳)Cu(II)复合物(CuL2)。此外，由于PVP/Cu-HMPBs固有的光热转换作用，经近红外照射产生的热疗增强了DSF的抗癌作用，从而在皮下和原位荷瘤模型上均能诱导体外细胞凋亡和体内肿瘤消除。这种通过化学螯合反应和光热增强实现药物原位转移的策略，为设计新型癌症治疗纳米平台提供了一个有前景的范例。
Copper‐Enriched Prussian Blue Nanomedicine for In Situ Disulfiram Toxification and Photothermal Antitumor Amplification. Adv. Mater. 2020, 32, 2000542. https://doi.org/10.1002/adma.202000542

10

AM：一种金属有机框架(MOF) Fenton纳米剂在协同抑制自噬的作用下实现了纳米催化的肿瘤治疗
近年来，纳米催化剂药物被开发用来触发肿瘤内高毒性活性氧(ROS)的生成，用于癌症治疗。不幸的是，由于癌细胞的自噬机制能够减轻氧化损伤，这种药物的治疗效果不佳。在这项工作中，施剑林院士团队在纳米催化剂药物产生ROS的过程中，实施了一种药理学的自噬抑制策略，以增强ROS诱导的氧化损伤，用于协同癌症治疗。一种含铁金属有机框架[MOF(Fe)]纳米催化剂作为过氧化物酶类似物，用于催化癌细胞内特异性高氧化性•OH自由基的产生，而氯喹用于溶酶体脱酸抑制自噬，切断严重氧化应激下的自我保护途径。癌细胞无法提取其成分来解毒和增强自身，最终在纳米催化剂治疗中屈服于ROS诱导的氧化损伤。体外和体内的结果都显示了纳米催化剂治疗和自噬抑制之间的协同作用，表明这种联合策略适用于放大肿瘤特异性氧化损伤，并可能为未来治疗方案的设计提供信息。
A Metal‐Organic Framework (MOF) Fenton Nanoagent‐Enabled Nanocatalytic Cancer Therapy in Synergy with Autophagy Inhibition. Adv. Mater. 2020, 32,1907152. https://doi.org/10.1002/adma.201907152
个人简介参考链接：http://www.skl.sic.cas.cn/yjly/swyy/sjl/gk/201907/t20190718_5343616.html

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邃瞳科学云是一个百家争鸣的个性化学术传播平台。依托新媒体矩阵，小程序及APP等完整产品线，在开展专业性的学术活动的同时，还致力于科普教育和科学传播，更自由、重分享。 格物致知，光被遐荒。Meet Your Science!
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