反胶束:口服(多)肽递送的通道
干态反胶束(dRM)将内部水含量降至1%以下,主要依靠界面水而非体相水,并通过静电与非共价相互作用稳定高亲水性(多)肽,从而拓展了口服递送的应用空间。该综述整合了反胶束的结构,并提出口服(多)肽递送的性能标准,包括高载量、提高多肽亲脂性、抗酶降解、增强上皮渗透和良好安全性。体内研究显示,在特定体系中dRM的口服生物利用度与疏水离子对或湿态反胶束(wRM)相当或更优。
干态反胶束(dRM)将内部水含量降至1%以下,主要依靠界面水而非体相水,并通过静电与非共价相互作用稳定高亲水性(多)肽,从而拓展了口服递送的应用空间。该综述整合了反胶束的结构,并提出口服(多)肽递送的性能标准,包括高载量、提高多肽亲脂性、抗酶降解、增强上皮渗透和良好安全性。体内研究显示,在特定体系中dRM的口服生物利用度与疏水离子对或湿态反胶束(wRM)相当或更优。
摩擦纳米发电机(TENG)可将生物力学运动转化为电信号,为具身医疗中的人机交互提供自供电运动感知路径。该综述梳理了TENG在惯性振动、触觉、非接触、连续轨迹与关节旋转等多模态运动传感中的进展,分析了结构配置、传感方向、检测范围、灵敏度、分辨率、电输出与通道数对性能的影响。
这篇综述提出以“状态”为中心的框架,把 OMIEC 的电化学操作视为多维、依赖历史的状态轨迹的写入、观测、重构与设计。作者引入问题特异的最小充分状态基以区分本质与冗余坐标,并将光学、电学、离子特异性、重量、结构、力学与时间读出视为选择性投影,其互补性决定状态可观测性与隐藏态重构。
这篇综述构建了膦基电解质在锂、钠、锌、镁、铝电池及超级电容器和准固态体系中的结构–性能–界面框架,分析烷基链长、支化、醚官能化与阴离子种类如何影响黏度、电导率、离子配位、金属沉积/剥离、腐蚀、产气及SEI/CEI形成。
针对创伤性脑损伤、脊髓损伤与周围神经损伤,一项跨损伤框架按病理需求将纳米颗粒干预归纳为六大范式,涵盖支架构建与微环境重塑、拓扑引导、仿生靶向、内源性刺激响应释放、外部物理场激活与细胞内重编程。
综述聚焦溶液相碳点基室温余辉(RTA)材料,指出液体中分子运动与溶解氧会加剧非辐射弛豫和三线态激子淬灭。现有设计策略被归纳为刚性限域、激发态调控与能量转移、水增强调控、界面适配、溶剂介导调控及机器学习辅助设计六类,并比较水相与非水相体系的不同要求。文章还梳理了其在生物成像、传感、信息安全与光电器件中的应用,并讨论效率、稳定性、机理理解与跨介质适用性等挑战。
该综述指出,柔性催化(flexocatalysis)可突破压电催化仅限非中心对称晶体的限制,在中心对称、非晶、高分子与多孔电介质中通过应变梯度诱导极化实现机械驱动催化。
高熵材料(HEMs)被提出作为低温钠离子电池的设计范式,利用构型无序作为可控变量重塑热力学与动力学、稳定脆弱骨架并拓宽Na⁺迁移路径分布。该综述分析了熵工程对正极、负极、电解质与界面的低温性能影响,并给出可跨研究比较的定量描述符与最低报告指标。文章还提出连接体相离子传导与溶剂化/去溶剂化及界面传输的熵–渗流统一框架。
分子交联被提出作为跨纳米材料体系界面工程的统一框架,通过连接子化学调控纳米材料间距、电荷传输、力学行为与化学功能。综述对比了金属纳米颗粒、量子点、过渡金属二硫化物、氧化石墨烯与 MXenes 的分子桥接策略,并基于近期在 Ti3C2Tx MXene 中氢键二胺桥接的演示,提出分子结工程作为二维材料的通用设计原则。
功能隔膜涂层因与现有电池制造工艺兼容、易集成到电芯设计中,被视为稳定金属负极的可行策略。综述梳理了从传统聚烯烃隔膜到功能化结构的演进,评述陶瓷、聚合物、碳质材料、金属-有机框架及杂化体系等涂层材料如何调控离子传输、均匀化金属沉积、抑制枝晶并提升热稳定性。文章还从涂层厚度、线速度/产能、材料利用率、设备要求与工艺连续性评估可放大性,并给出理性隔膜设计与实际制造的关键挑战。
环状烃的高环张力使其可与二氧化碳交替共聚,生成可闭环回收的聚酯。该策略将CO₂利用与塑料闭环回收结合,为聚酯的可持续合成与回收提供路径。
综述系统归纳了实现应变不敏感导体的两条核心路径:基于3D屈曲或kirigami结构的自上而下几何解耦策略,以及利用液态金属流体适应性或纳米填料动态滑移的自下而上网络重构策略。文章进一步评估了面内模量失配与Z轴层间剪切失效等系统级集成难题,并指出该类导体在生物电子学中消除运动伪影、在无线通信中锁定谐振频率、在高功率驱动平台保障热安全的关键作用。
机械活性生物材料将外部或编码触发转化为具有明确时间、幅度、频率和空间定位的机械输入,弥补了传统生物材料模型只能调控被动基质性质的局限。文章按材料响应、细胞所受机械输入、时空控制、可逆性、细胞相容性、定量与转化约束,比较了机械化学水凝胶、光响应基质、热响应体系和光热机械驱动器。这些平台涉及整合素–黏着斑信号、机械敏感离子通道、细胞骨架与核机械转导、YAP/TAZ 活性及 TGF-β 激活。
综述提出多尺度生物杂化系统在微创体内构建中的三条设计原则:多尺度耦合衔接材料结构与细胞及组织响应,时空协同整合体内精准构建与材料、生物动态演化,传感—再生反馈使系统从被动修复转向响应性治疗调控。文章据此指出机器学习辅助材料发现、多站点构建与智能反馈控制是发展自适应闭环治疗系统的关键方向。
这篇综述建立机理框架,将 OECT 响应分为快速弛豫、亚稳受限与持续稳定三类状态,指出记忆寿命由编程后离子与电子态的弛豫或稳定方式决定,而非仅由电化学掺杂决定。
这篇综述提出“刚柔耦合”设计范式,系统梳理通过共价接枝、氢键和缺陷介导配位将弱物理相互作用转化为化学焊接界面的界面工程策略,以解决 MOF/聚酰亚胺杂化多孔材料的界面不相容与刚性-柔性权衡问题。
金属负载型金属–有机框架(Metal/MOF)催化剂结合金属活化 H₂ 与 C─O/C═O 键的能力和 MOF 固有酸位、高比表面积及结构可调特性,在生物质含氧物加氢脱氧(HDO)中取得显著进展。该综述聚焦金属与 MOF 在提供丰富活性位点和灵活调控微环境方面的协同效应,提出缺陷工程与功能化两大 Metal/MOF 催化剂设计策略,并揭示催化性能提升背后的构效关系。
针对胃肠道出血与黏膜损伤,纳米生物胶粘剂需在酸性、酶解和蠕动条件下同时优化粘附、止血、降解、生物安全与愈合等多目标性能,预测性多目标材料设计被确定为最关键的 AI 方向。预测建模、分子模拟与高通量实验可理性调控粘附强度、降解动力学和生物相容性,机器学习模型加速最优聚合物纳米颗粒配方的发现。数字孪生与闭环优化等新兴策略进一步支持患者特异性自适应胶粘剂系统。
综述将神经形态硬件中的时间噪声重新定位为可被利用的硬件原生资源,而非仅限可靠性的缺陷,并提出抑制、容忍、利用三类框架。低频噪声谱学被强调为识别涨落来源、谱特征与时间尺度的机制解析工具。噪声利用可将本征随机性转化为随机神经元与突触、熵产生、概率比特、贝叶斯推断与强化学习的基元。
热磁能量转换被视为低品位余热回收的可行替代方案,具备可扩展性、高理论第二定律效率及跨温区适应性。该展望聚焦材料选择、加工工艺与系统级设计,梳理热磁能量收集的关键挑战与新兴机遇,并提出引导领域发展的路线图。
脂质纳米颗粒(LNP)正通过脂质化学、颗粒工程、表面功能化、蛋白冠调控及给药途径设计被重新导向脾、肺、淋巴结、脑和肿瘤等肝外组织。综述系统梳理了决定 LNP 靶向性的配方组成、表面性质、内源蛋白吸附与给药途径,并讨论已获批产品、在研候选及临床前模型与人体应用间的差距。
气凝胶凭借超低密度、超低热导率和优异热稳定性,其纳米多孔结构可满足锂离子电池热失控防护的核心要求。该综述梳理了锂离子电池热失控机理与近期热防护技术,对用于热失控抑制的气凝胶进行分类,总结研究进展与应用,并分析关键技术瓶颈与未来发展方向。
这篇综述以栖息环境为中心,比较了陆地、水生、空中和体内四类环境中的无缆软体机器人设计策略。陆地环境受爬行接触调控、跳跃能量储存与释放、攀爬可切换粘附及掘进颗粒流化等运动需求制约;水生环境的主导约束随深度从水面毛细支撑转为浅水水动力阻力再到深海静水压力。多环境比较表明没有单一驱动方式普遍最优,各环境按能量传输与局部介质的兼容性筛选驱动策略。
低维纳米结构分子架构通过调控分子分散、曲率诱导应变、纳米限域与层状限域,可改变 CO2RR 反应路径,实现甲醇、乙醇等多电子还原产物。分子催化剂对 CO2RR 具选择性,双电子产物 CO 与甲酸的 Faradaic 效率接近 100%,但分子聚集、与电极电子耦合差及稳定性有限制约其在高电流密度电解中的应用。
甲磺酸(MSA)在多孔聚合物网络(PPN)合成中可同时充当溶剂与酸催化剂,作为双角色试剂用于PPN的设计与制备。该视角文章总结了MSA在PPN设计中的整体性质与优势,指出其有助于减少合成过程中的化学废物与危害。尽管PPN本身稳健,但起始原料成本与合成路线仍构成技术经济障碍,阻碍其进入工业流程。
稳定有机π-自由基凭借未配对电子在扩展共轭骨架上的离域,具备自旋依赖电子结构、窄带隙和多氧化还原态,其双线态发射、增强光热转换与Type-I光敏化等激发态动力学特征使其成为下一代光诊疗剂的有力候选。该综述系统梳理了π-自由基平台在荧光成像、光声成像、光热治疗、光动力治疗和光免疫治疗中的近期进展,并审视了其光诊疗应用面临的剩余挑战与新兴前景。
这篇综述从状态变量可靠性角度讨论面向空间、航空航天、核与低温等极端环境的神经形态器件,指出辐射、温度极端和真空/低压会扰动缺陷生成、离子与电子输运、界面化学、开关路径和信号读出,从而改变模拟调制、塑性、记忆保持、阈值动态与读出稳定性。
该综述提出一个统一框架,将光热纳米材料工程、纳米尺度温度测量与热控制策略三个传统上相互脱节的方向整合起来,用于光热纳米反应器开发。文章系统分类并评估了现有温度传感与热调控技术,讨论其在纳米尺度光热应用中可靠运行的适配与集成方式,并指出理性设计可自主监测和调节自身热微环境的光热纳米反应器所需的基础科学与技术要求。
Doxil 获批三十年后,纳米医学的科学产出与治疗模式已相当可观,但临床转化仍受限,尤其在需要靶向全身递送时。作者指出,当年制约早期纳米药物的假设正重新出现在 AAV 基因治疗与体内 CAR-T 平台中:载荷更精准并不等于递送更精准,病毒载体也逃不开合成纳米颗粒遭遇的生物屏障。文章重访肝脏悖论、器官蓄积与功能性递送的区分、蛋白冠与仿生体系,主张下一阶段应少给载体加复杂度,多量化其生物学旅程。
分子光开关领域正通过吸收光谱的极端红移,实现近红外(NIR)波段的直接激发响应。这篇综述梳理了实现NIR响应性的设计原则,并展示了低能量光调控分子状态所带来的独特优势。文章还展望了该方向未来的机遇与挑战。
综述聚焦水凝胶成型微针(HFMN)储库贴片这一多层集成器件架构,用于亲水性生物大分子的可控透皮递送,以突破角质层对大分子被动运输的限制。重点讨论纤维素衍生物、海藻酸盐、壳聚糖(CS)、PEO、羧甲基壳聚糖(CMCS)和氧化多糖等可持续聚合物,以及加压纺丝(PG)等可规模化制造路线。
光响应分子两亲物通过在两亲性光响应核心上引入两亲基团,在水介质中桥接合成有机分子与功能性光响应软物质。该综述按含水界面、溶液态和宏观软支架三类水环境,总结了光响应分子两亲物如何通过引入光响应基团适配多种应用。
针对脊髓损伤后少突胶质细胞死亡与轴突脱髓鞘,该综述分析了调控少突胶质谱系的控释系统演进,涵盖提供力学与拓扑线索的支架等宏观与微观平台,以及递送小分子与治疗性寡核苷酸的纳米颗粒和外泌体等纳米载体。文章还讨论了从临床前创新到临床应用的转化差距。
水相 ROMP 因 Grubbs 催化剂在水介质中不可避免的分解而合成效率低、控制性差,过去数十年对其分解机制的认识推动了多种先进水相 ROMP 策略的出现。这些策略已用于制备拓扑高分子、纳米结构高分子纳米物体和高分子–蛋白质生物偶联物,并显著降低了缺乏催化剂合成背景的研究者的使用门槛。
主客体工程通过在限定主体环境中选择性识别、配位、限域或再分配客体物种,为先进电池中离子缔合、溶剂化/去溶剂化、界面转移与反应中间体转化提供分子级调控手段。该综述覆盖液体电解质、固态与准固态电解质、电极–电解质界面及固–液转换正极,并跨场景定量比较分子级调控与电池性能的关联。有效调控需在客体调控效果与客体动态柔性之间取得平衡,而非单纯追求最大化结合或限域。
生物分子相分离(BPS)涵盖液-液、液-凝胶和液-固转变,其失调是神经退行性疾病、癌症和自身免疫病的致病驱动因素。该综述梳理了相态间动态互变如何调控核心生理过程并驱动病理发生,并建立“性质-设计-功能”范式将相分离的物理化学规则转化为理性生物材料工程。文章系统评估了通过诱导或抑制BPS靶向异常凝聚体的治疗策略,以及细胞模拟系统、响应性药物递送平台、生物活性支架和高性能成像探针等BPS启发材料。
这篇综述梳理了压电材料如何通过机械或电化学激发构建动态内建电场,以调控离子迁移、界面电荷行为与反应动力学。在电极中,压电性可加速界面离子扩散、提升氧化还原动力学并抑制副反应;在负极侧,压电极化场作为额外驱动力调控离子通量、促进金属均匀沉积,从而缓解枝晶生长。在电解质与隔膜中,压电材料可提升离子电导率、稳定电极/电解质界面并均匀化离子分布,改善电化学稳定性与反应可逆性。
该综述提出水系锌离子电池(AZIBs)多功能水凝胶电解质的跨尺度设计框架,涵盖结构基础、多尺度调控策略与器件级应用。归纳了九类代表性调控策略,包括溶剂化调控、氢键重构、分级交联、有序传输通道、空间异质结构和动态双网络设计,并梳理了其在可穿戴电子、多功能集成器件及生理环境兼容生物电子中的应用。
太阳光驱动的塑料废弃物光重整可同时生成高附加值化学品、燃料和碳材料,其过程类似人工光合作用系统,以太阳能为驱动力、光催化剂为活性介质、废塑料为原料。该综述指出,光重整的实际效率受限于塑料预处理程度、惰性C─X键的活化能力以及目标产物选择性,并强调原位表征在揭示反应机理和指导高效反应体系构建中的关键作用。文章还梳理了当前瓶颈、缓解策略及优先研究方向。
综述指出,高电压、快充、宽温域、高正极载量、贫电解液与薄锂等极端工况会加剧离子传输、界面反应及电解液与活性锂库存的耦合,导致传输极化、界面不稳定与不可逆材料损失。文章梳理了溶剂化与传输调控、分子与界面反应工程、聚合物/凝胶电解质及空间差异化电解质等策略的工作窗口与权衡,并提出以“应用工况–失效机制–关键描述符–电解质工程–实用验证”框架协调溶剂化、传输、界面反应与锂库存消耗。