化学通报杂志

化学通报杂志2024年第1期

• 仿生螺旋结构微马达研究进展

  史达,任林

  微型马达是对传统马达系统的功能拓展和有益补充,在污水处理、环境监测修复、靶向手术和药物输送等方面拥有潜在应用前景。在流体环境中,高效率驱动性能是微型马达面临的重要挑战。依据理论和研究实践,人们普遍选择仿生螺旋结构作为马达的微驱动策略,并取得诸多新进展。本文从螺旋结构驱动的理论研究、螺旋微结构制备方法、螺旋马达的驱动机制和应用基础研究等几个方面系统性综述了该领域近年的进展情况。最后提出了当前研究中亟待解决的科学问题并展望了未来重点研究方向。

• 用于间质液检测的微针阵列研究进展

  裴家梦,张国军,李玉桃,唐丽娜

  间质液是疾病诊断生物标志物的重要来源。微针阵列作为一种微创技术进入皮下间质液可以避免接触血管和神经，使用时疼痛感较小，易被患者接受，在多种领域都有广泛的应用。使用微针阵列检测间质液可以为临床诊断提供更多信息，研发制备简单、稳定性强和功能多样的微针阵列逐渐成为研究热点。本文介绍了间质液中生物标志物检测对人体健康监测的重要意义，总结了用于间质液检测的微针阵列的分类以及微针阵列制备所使用材料，着重介绍了微针阵列在间质液中采样与检测应用，讨论了微针阵列在间质液检测中的发展前景以及面临的挑战。

• 面向DNA甲基化修饰分析的质谱技术

  唐朝,罗群

  DNA甲基化作为表观遗传修饰中一种重要的调控方式，通过调控基因的表达，从而影响机体内一系列的生物学过程。色谱-质谱法是研究DNA甲基化修饰的重要研究手段。随着对哺乳动物DNA甲基化的生物学功能的深入研究，应用于研究表观遗传修饰的手段与仪器设备越来越先进。为了对DNA修饰进行定性与定量的分析检测，除了高效液相色谱整合不同种类质量分析器的质谱联用（HPLC-MS）技术外，目前还开发应用了基质辅助激光解析质谱技术（MALDI-ToF-MS）和气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），从而极大拓展了DNA甲基化修饰研究的手段。本文对分析表观遗传DNA甲基化修饰的质谱技术发展进行综述，希望为DNA甲基化修饰分析提供有价值的研究策略。

• 基于核酸适配体的生物标志物检测方法研究进展

  雷雨燕,李晓晖,刘义,吴昱,陈露露

  核酸适配体是指能与特定靶分子结合的寡核苷酸链。因其具有易修饰、易合成和低免疫原性等特点，作为生物传感器的靶向元件，已广泛应用于各种生物标志物检测技术中。本文综述了近年来基于核酸适配体的生物标志物的检测技术在癌症、心血管疾病、阿尔兹海默症、抑郁症等多个疾病领域的诊断研究进展，列举核酸适配体新兴技术的创新应用，以期为生物标志物的检测提供新思路，也有望为相关疾病的早期诊断和治疗提供参考。

• 降低电解水过程中传质过电压技术的研究进展

  赵宁,张士荣,曹雪普,周理龙,韩继龙,李正杰

  目前电解水技术中因反应过电压和传质过电压的存在使得电解效率较低，现有研究大多侧重开发活性更高的催化剂来降低反应过电压，提高电解效率。本文主要从气液流动和电解液内发生的传质的角度出发，对降低电解过程中传质过电压的技术进行综述：包括设置磁场，超声场，超重力场，并对其强化原理进行分析；另外，对通过优化电解过程操作条件来降低过电压的方法也进行了综述：包括改变电解槽操作温度、操作压力和供电方式。磁场变化可以加速离子迁移；超声场能有效降低电解液中弥散气泡的平均粒径和气泡脱离时间，加强传质；超重力会提供更强的传质驱动力，气泡也更易从电极表面脱离；温度升高可以加快反应速率，降低电能消耗，但需要提高压力来调节氢气在电解液中的溶解度，可能导致设备成本上升；脉冲电源供电比传统稳定的直流电源能耗更低。

• 生物质炭的制备、改性以及在挥发性有机物吸附方面的应用

  程龙生,陈蓉,欧继光,高良军,张海龙

  挥发性有机物（VOCs）是大气中重要的污染源之一，对环境和人类健康产生严重的危害。吸附法是工业中最常用的去除VOCs的方法，吸附剂是吸附技术的关键，生物质炭是一种由生物质基材料在高温下热解活化等工艺制得的炭材料，具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和化学活性表面，在环境污染控制领域具有广泛应用。基于最近的研究，本文系统地综述了常用于去除VOCs的生物质炭的制备和改性方法，以及生物质炭在吸附VOCs的应用研究。本文首要目标是评估生物质炭去除VOCs的能力，特别是经过各种改性和活化工艺后，评价生物质炭作为吸附剂去除VOCs的适用性；确定改性和活化后对VOCs吸附能力的影响；揭示生物质炭对VOCs可能存在的吸附机理。最后，文章也对生物质炭的再生提出了建议和展望。

• 基于煤气化渣特性的环境功能材料制备与应用研究进展

  王对雨,陈要平,杨科,张丽娜,李昭静,周家豪

  随着煤气化技术的兴起，煤气化渣（CGS）的产生量和堆存量越来越大，逐渐成为煤化工基地亟需解决的问题。CGS是一种廉价易得的工业废物，因其富含SiO2、Al2O3、残余炭以及矿质营养成分，且具有比表面积大、孔隙发达等特点，使得其在制备吸附剂（介孔二氧化硅、分子筛、陶瓷膜、混凝剂等）、土壤改良剂（土壤调节剂、堆肥、沙土改良等）、催化剂等领域存在天然优势。文中分析了气化渣的粒度分布、孔隙结构、化学矿物以及元素组成，归纳了CGS基介孔二氧化硅、分子筛及其复合材料的制备方法，重点阐述了CGS基多孔材料对重金属、有机染料、氨氮等污染物吸附性能，以及CGS应用于土壤调节剂、堆肥添加剂和沙土改良的研究进展。目前的研究表明，CGS在水体污染物吸附和土壤改良上具备一定优势，但其理化性质的差异性和重金属的生物有效性成为限制其利用的重要条件，并且复杂的工艺流程和较高的经济成本也是实现工业化的制约因素。为促进煤气化渣的资源化利用，需建立起CGS制备多孔吸附剂及其复合材料的信息库，以便不同产地的CGS有针对性的资源化利用。由于有机模板剂的加入，分子筛制备过程产生的废液废渣可能引起污染，应加强绿色合成分子筛的研究，探寻有效的非金属复合材料的制备方法，以减少环境污染的可能。此外，吸附剂应具备良好的再生性能，可将吸附、磁分离技术和解吸技术结合，通过嫁接、浸渍等技术将微生物或磁性Fe3O4负载与改性CGS上，实现CGS基复合材料的循环利用。使用生物、植物或化学技术降低CGS有害成分的生物有效性，从而减小CGS与沙土复配时二次污染的可能。为提高企业经济效益，未来研究中，应加强CGS的分级利用，实现其各自利用效益的最大化。

• 新污染物检测技术研究进展

  郭庆伟,王倩,张海东,王修保

  检测分析技术是开展新污染物治理工作的基础,是精准识别新污染物的重要手段。本文对持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素以及微塑料等四大类新污染物的检测方法进行了总结,并对检测分析方法进行了比较。提出了下一步做好新污染物检测工作要加强检测标准方法的顶层设计,开发高通量、效率高的检测方法,重视样品前处理技术的标准化研究和标准试剂的研发。

• 抗癌药替沃扎尼的合成研究进展

  刘竺云,刘媛,杨珊珊,沙赟颖,周国春

  肾细胞癌(亦称肾癌)是最常见的侵袭性恶性肿瘤之一,而对于晚期肾癌,药物治疗尤为关键。小分子靶向新药替沃扎尼是一种口服、强效、高选择性和安全性的VEGFR酪氨酸激酶受体抑制剂,具有明显的抗肿瘤及抗血管生成作用,市场应用前景广阔。本文总结了替沃扎尼的合成方法、晶型类别,并讨论了各合成方法的优缺点,为替沃扎尼及其中间体的合成研究和工业化生产提供帮助。

• 基于虚拟筛选和分子动力学模拟发现新型ULK1抑制剂

  杨艺璠,宋秀庆,高志明,未朝春,闫 红,钟启迪

  Unc-51样自噬激活激酶1（unc-51-like autophagy activating kinase 1，ULK1）作为自噬启动的重要调控因子，是肿瘤治疗的关键靶点之一。首先，以已知ULK1抑制剂为基础构建药效团模型，通过药效团模型筛选、分子对接以及分子力学广义波恩表面积（Molecular Mechanics/Generalized Born Surface Area，MM/GBSA）结合自由能计算等方法，对含有52万多个类药性小分子的数据库进行虚拟筛选，得到具有较高理论亲和力的化合物。随后，50ns的分子动力学模拟验证了蛋白质-配体复合物结合的稳定性，最后10ns的平均结合自由能的计算研究进一步验证了配体的结合能力。结果表明，6个化合物（F5258-0159、F3407-0428、F0529-1100、F0696-3531、F3222-5280、F6525-5596）具有骨架新颖、分子对接分数和结合自由能数值优异及与ULK1的结合状态稳定等特点，可以作为新型潜在的ULK1抑制剂用于肿瘤治疗的研究，也为新型ULK1抑制剂的设计和研发提供新的研究思路。

• 聚离子液体水凝胶用于中性水中Cr(VI)的去除

  何珍碧,陈蕾宇,高扬,周娴婧

  随着经济的快速发展，水污染已成为全球关注的紧迫问题。其中，Cr（VI）在废水中含量较高且毒性较强，可引起多种严重疾病。而大多数污染地表水和地下水的pH往往是接近中性的。因此，开发具有近中性pH值下有效去除Cr（VI）的吸附剂对生态系统和公众健康至关重要。本文设计并制备了具有不同结构的三氮唑鎓聚离子液体水凝胶，并将其应用于CrO42-的吸附和释放。该水凝胶可在中性条件下实现水中CrO42-的100%去除，最大吸附量高达356 mg/g。等温吸附结果表明，在较低浓度下CrO42-在聚离子液体水凝胶中为单层吸附。此外，可进一步通过离子交换将吸附于水凝胶中的CrO42-释放出来，实现吸附剂的再生。

• 手性金属有机骨架构筑的电化学传感器对色氨酸对映体的识别

  韩雨佳,赵睿,韩莎,闫思梦,牛小慧,李红霞,李燕妮,王禄华,王坤杰

  本文将金属离子(Cu(Ⅱ)), 1,10-菲啰啉(Phen)和L-谷氨酸(L-Glu)组装,使用一锅法合成了手性金属有机骨架(L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ))。L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ)作为一种新型的电化学传感界面,由于具有良好的对映体选择性(IL/ID=2.24),被用于对色氨酸(Trp)对映体的手性识别中。Cu(Ⅱ)和L-Glu配位实现了L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ)立体选择性的构建,Cu(Ⅱ)和Phen配位增强了电化学信号,实现了L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ)高对映选择性的构建。本研究不仅为高效的Trp对映体检测提供了一种易于调节、低成本的传感界面,而且将直接合成的手性MOFs用于手性识别提供了一种可行的新思路。

• 丁苯酞-哒嗪酮衍生物的设计、合成及其抗凝活性研究

  贾镇,张关丽,李毅,李永,汤磊,樊玲玲

  为了提高丁苯酞的抗血小板凝集活性,以6-氨基丁苯酞为起始原料,经重氮化/还原、环化、水解、脱氯、醚化和磺酰化反应合成了20个新型的丁苯酞-哒嗪酮衍生物,其结构经1H-NMR、13C-NMR和HRMS确证。体外抗血小板凝集活性测试结果表明:化合物6a、6b和6k对二磷酸腺苷(ADP)诱导的血小板凝集的抑制活性(IC50 = 44.9-180.0 μmol/L)优于先导化合物丁苯酞(IC50 = 1252 μmol/L)和阳性对照阿司匹林(IC50 = 1140 μmol/L)；同时化合物 6b(IC50 = 63.6 μmol/L)和6k(IC50 = 191.9 μmol/L)对花生四烯酸(AA)诱导的血小板凝集也表现出显著的抑制活性。本研究为丁苯酞-哒嗪酮骨架在治疗缺血性脑卒中方面的研究提供了理论参考。

• 基于主成分分析-Fisher判别分析的食品类塑料瓶物证差分拉曼光谱分类

  姜红,陈壮,郝小辉,章欣

  食品类塑料瓶物证携带许多潜在证据信息，目前针对此类物证的检验研究尚处于探索阶段。利用差分拉曼光谱对46个食品类塑料瓶样品进行检验，依据样品材质及光谱特征峰可将样品分为三类。利用主成分分析（Principal component analysis, PCA）-Fisher判别分析，绘制主成分得分图，构建判别函数，建立分类模型。结果表明，食品类塑料瓶样品具有明显的聚类关系，原始分类与交叉验证分类准确率达到100 %。差分拉曼光谱结合PCA-Fisher判别分析，检验鉴别食品类塑料瓶物证具有一定的科学性。

• 锗元素及其同位素的发现:科学方法与科学思想的融合

  张艳辉,袁振东

  1871年，门捷列夫依据元素周期律预见了“类硅”（eka-silicon）的存在及其性质。1885年，德国分析化学家文克勒在对硫银锗矿进行分析时，意识到一种新元素的存在。至1886年2月6日，文克勒成功制取出金属单质，并将其命名为锗（Germanium）。在对锗元素的性质进行测定后，证实它正是门捷列夫所预见的“类硅”，从而证明了元素周期律的预见功能。20世纪20年代以后，锗同位素的发现使人们对锗元素有了新认识。总之，锗元素及其同位素的发现不仅是科学知识不断积累的结果，也是科学方法与科学思想相互融合的结晶。