2022年度化学领域十大新兴技术出炉!( 三 )


持久光催化”的概念可以减少间歇性 , 提高过程的性能 。 液态太阳能燃料 , “装瓶可再生能源”和制造更环保化学品的战略 。 ——IUPAC

08Textile displays
织物显示
屏幕在我们的生活中无处不在 。 此外 , 据统计 , 我们 80% 的外部环境感知直接来自我们的眼睛 , 这使得视觉成为了最重要和最复杂的感觉 。现在 , 随着高速通信和连接设备(即物联网)的出现 , 研究人员开始探索纺织品展示领域 。 这些设备将改变我们的日常电子产品的形态 , 以及我们与它们互动的方式 , 并促进新型可穿戴设备和智能织物的商业化 。 传统上 , 可穿戴设备依赖于贴在织物和纺织品表面的薄膜显示器 , 而纺织显示器的做法完全不同 , 和上面提到的纤维电池很相似 。
研究人员直接开发出能够发光的纤维 , 然后将它们交织在一起形成柔性织物作为显示器 。 这种策略解决了很多问题:一是增加了透气性 , 传统屏风会阻碍;其次 , 它使可穿戴设备更柔软 , 更接近实际的衣服;第三 , 纤维自由弯曲;变形对发射的影响不如薄膜屏幕 。
复旦大学彭慧胜教授团队使用发光电化学电池 , 将阴极和阳极材料与电解质或粉末状发光材料(通常是硫化物盐)分散到纤维中 。 前者实现了颜色可调性等新颖性 , 而后者尽管亮度较低 , 但从生产的角度来看具有优势 , 因为允许使用传统的编织工艺 , 从而实现米长的纤维和高表面显示器 。
纺织品展示 , 用于柔性屏幕的基于纤维的发光二极管 。 ——IUPAC

09Rational vaccines with SNA
SNA疫苗
COVID-19 大流行强调了疫苗的重要性 。 事实上 , IUPAC“十大”倡议也一再承认该领域新兴和成熟技术的价值 , 例如 mRNA 疫苗和核酸的可扩展合成 。 现在 , 在这一版中 , 我们的专家选出了疫苗学中另一个有趣的创新:球形核酸 , 通常简称为 SNA 。最初于 1996 年开发 , 这些结构星状核酸链连接到不同种类的纳米结构 。 首先是金纳米粒子 , 但其他材料——二氧化硅、聚合物、蛋白质、胶束、MOF——紧随其后 , 提供了强大的多功能性 。 事实证明 , SNA 疫苗可有效预防传染性病原体 , 例如 SARS-CoV-2 , 即导致 COVID-19 的冠状病毒 。
当受到致命剂量的病毒攻击时 , 先前接种过疫苗的小鼠存活下来 , 这证明了 SNA 产生良好免疫反应的保护潜力 。 值得注意的是 , 这种特殊的设计不需要刺突蛋白的整个结构来工作 。 覆盖有 DNA 的脂质体包裹了受体结合域的较小抗原 , 从而简化了此类疫苗的合成和适应性 。
此外 , SNA 制剂在室温下保持稳定 , 这有助于在偏远地区获得疫苗 , 符合可持续发展目标 。 球形核酸在癌症免疫疗法中也显示出前景 , 特别是针对黑色素瘤、卵巢癌和前列腺癌 。 在一项研究中 , 用 SNA 疫苗治疗成功地消除了 30% 的小鼠的肿瘤 , 这推动了向人体临床试验的过渡 。
事实上 , 目前有六项人体临床试验测试 SNA 相关产品用于免疫治疗和基因调控 。 生物技术公司 Exicure 寻求 SNA 疗法的批准和商业化 , 并已开始与 Allergan、Dermelix 和 Ipsen 合作开发不同的药物 。 SNA 绝对是一项新兴技术 , 未来可能会改变我们应对疾病的方式 。 带有 SNA 的合理疫苗 , 球形核酸重塑和重组疫苗技术 。 ——IUPAC

10VR-enabled interactive modelling
VR互动式建模
支持 VR 的平台不是通过键盘和鼠标与计算机交互 , 而是允许研究人员进入一个充满巨大分子的想象房间 , 并通过他们手中的同步无线控制器“触摸”它们 。 一旦进入那里 , 他们就会触碰原子并移动它们 , 引入修饰元素各类和官能团——同时虚拟分子由外部计算机实时模拟和渲染 。 由于分子间相互作用本质上是三维的 , 因此在这些虚拟空间中工作可以提高我们对化学反应的理解 。
这种身临其境的体验 , 在手术室和动画工作室等其他环境中得到广泛应用 , 可加速结果并减少错误 。 使用 VR 时 , 化学家完成分子建模任务的速度比使用传统界面快十倍 。 VR 建模还为化学教育创造了新的可能性 。 学生在使用这些 VR 增强工具时的反馈 , 特别是一个名为 Manta 的进程 , 比传统技术要积极得多 。 由于能够对原子和分子进行直接观察 , 学生对宏观和微观现象的理解会更加深刻 。
此外 , 数字工具也为远程教育开辟了可能性 , 从而使教师能够与几乎任何地方的任何人分享他们的课程 , 只要他们有互联网连接并可以访问 VR 集 。 支持 VR 的交互式建模 , 计算化学连接在元宇宙 。 ——IUPAC

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