俄科学家制出石墨烯“纳米水母”

2018-06-14

        莫斯科罗蒙诺索夫国立大学化学家近期合成出了一种外形酷似水母的特殊类型石墨烯纳米粒子，并对其进行了改性处理。这些粒子的结构使其可被用于催化过程及制造导电聚合物。

        此项研究的本质是合成出独特的石墨烯纳米粒子，并对其进行改性处理。研究团队制出的结构具有非常有趣的形态：石墨烯层在边缘处弯曲，边缘带有功能性“尾巴”。由于外形酷似水母，研究团队将其称为“水母状石墨烯纳米薄片”。

        上述纳米粒子由若干较薄（小于50纳米）的石墨烯层组成，其边缘由于制备方法（利用催化剂加速烃的热分解）的特性而弯曲。经硝酸化学处理后，薄片边缘被功能性含氧基团覆盖。在高温下，通过氨的作用，含氧基团可转化为氮“尾”。研究团队使用了光谱学和显微学等一整套化学物理方法，使得研究精细结构成为可能。

        研究人员表示，该材料具有非常发达的比表面积，可用来制造超级电容器和电池的电极。此外，利用氮原子对其表面进行改性处理，有助于改变其电化学和吸附（吸收）性能，因此也可用于催化过程和制造导电多组分聚合物。

来源：科技部

乔杰院士团队与汤富酬教授团队合作在《Nature Cell Biology》发表人类植入前胚胎多组学研究新进展

2018-06-19

        6月18日，北京大学第三医院乔杰院士研究团队和北京大学生命科学学院汤富酬教授研究团队合作，在《Nature Cell Biology》（《自然细胞生物学》）杂志在线发表了人类植入前胚胎多组学研究新进展——“人类早期胚胎的单细胞多组学测序”（Single-cell Multi-omics Sequencing of Human Early Embryos）。该研究利用国际领先的单细胞COOL-seq技术，首次在单细胞水平绘制了人类植入前胚胎发育过程中的全基因组DNA甲基化和染色质状态图谱，进一步解析了胚胎发育阶段复杂而协调的表观遗传重编程过程。

        本研究旨在进一步揭示染色质状态在DNA甲基化重编程过程中的动态重构过程、亲本特异的染色质状态以及多组学之间的关系。通过运用单细胞多组学测序技术（single-cell COOL-seq），区分出整倍体和非整倍体细胞，利用整倍体胚胎的单细胞数据，系统地描绘了人类植入床前胚胎发育过程中多个关键阶段表观基因组多个层面的动态变化，加深了对人类胚胎表观遗传重编程过程的理解。

        本研究首次揭示了人类早期胚胎发育过程中，父母源基因组的DNA甲基化与染色质状态的不对称分布。另外，研究定量比较了人类和小鼠胚胎的染色质状态，发现物种保守性及特异性的表观遗传学特征。这为今后人们继续研究人鼠两个物种早期胚胎中表观遗传学的异同提供了理论基础，明确了利用小鼠作为模式生物研究哺乳动物早期发育的优势和局限性。本研究同时为探究临床上胚胎发育阻滞、着床失败、反复流产等问题的发生机制及诊治策略提供了新的思路和研究方法。

来源： 新华网

天津工生所在谷氨酸棒杆菌代谢组研究方面取得进展

2018-06-19

        代谢组学可利用胞内代谢物的系统分析，揭示出细胞代谢水平与调控机制，是发现代谢途径代谢瓶颈的有效工具。代谢组的样品制备方法会直接影响提取的胞内代谢物种类与定量信息的可靠性。目前，获得完整准确的胞内代谢组数据仍具有很大的挑战性。

        近日，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员郑平带领的系统与合成生物技术研究团队和研究员孙际宾带领的系统生物学中心研究团队，以重要的工业菌株谷氨酸棒杆菌为对象，优化建立了基于液质联用的胞内代谢组样品制备方法：采用5倍体积的-20°C 40%甲醇淬灭细胞以保证细胞完整性与淬灭效率，之后采用100°C 75%乙醇结合-20°C酸性50%乙腈提取胞内代谢物以获得完整无偏好性的胞内代谢物。利用该代谢组样品制备方法，比较了谷氨酸发酵过程中谷氨酸转运蛋白基因mscCG敲除前后的胞内代谢物水平变化。该研究建立的胞内代谢组样品制备方法为谷氨酸棒杆菌的胞内代谢组研究提供了可靠技术，有助于拓展对谷氨酸棒杆菌的代谢调控的认识与研究。

来源：中国科学院网站

北京化工大学在负载型单原子电催化剂研究领域取得重要进展

2018-06-19

图.（1）基于结构描述符的单原子通用设计原则；（2）活性中心为Fe-N4单原子电催化剂的制备与活性起源；（3）Fe-N4单原子电催化剂在酸性电解质下的氧气还原反应催化性能，稳定性，应用于燃料电池的性能。

        负载型单原子催化剂由于具有最高的原子利用率，已成为金属催化剂领域研究前沿。当前单原子电催化剂的设计仍然依靠能量描述符，需要大量计算且实验较难验证。因此，建立关联负载型单原子催化剂的本征结构（配位数、金属电负性、配位原子）与催化活性之间的构效关系一直是本领域的重点。在Nature Catalysis一文中，该团队成功引入定量描述催化剂本征特性的结构描述符，基于结构描述符建立单原子电催化剂通用设计原则，可用简单方程预测单原子电催化剂的催化活性，据此筛选出性能优异的单原子催化剂，并提出大环分子可以替代功能化石墨烯作为金属单原子电催化剂载体的新观点。在PNAS一文中，为制备理论筛选出的高活性催化剂，提出表面活性剂辅助合成策略，成功制备出单原子铁电催化剂，采用球差电镜、XPS、同步辐射、Mossbauer谱等技术精细表征催化剂的Fe-N4活性中心，其酸性条件下氧还原活性与商用铂碳几乎相当。以此非贵金属单原子氧还原催化剂组装的酸性质子膜燃料电池最大功率密度达823 mW/cm2，表现出极佳的应用前景。结合理论计算，首次揭示了单原子铁催化剂的高催化活性是源自于Fe和吡咯N的配位，这种新颖的结构配位将活化周围碳原子，导致其活性位点呈数量级增加，阐明了单原子催化剂中少量铁负载能表现出超高氧还原催化活性的原理，为高效催化剂的设计提供重要科学基础。

来源：国家自然科学基金委员会