刘庄等Nat Nano，黄劲松Nat Energy，罗健平Nat Chem！

第一篇，刘庄/程义云/彭睿Nature Nanotechnology：基于氟聚合物的个性化纳米疫苗用于手术后癌症免疫治疗

▲第一作者：Jun Xu

通讯作者：Rui Peng, Yiyun Cheng，Zhuang Liu

第一单位：苏州大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41565-020-00781-4

背景介绍

癌症免疫治疗给癌症的治疗带来了巨大的希望。不同类型的癌症免疫治疗策略，单独或与其他常规治疗策略(如化疗或放疗)相结合，已在临床广泛研究或试验。此外，有报道称，术后免疫治疗，如免疫检查点阻断治疗，可能能够降低癌症复发和转移的风险。然而，其治疗效果仍有待改善。

本文亮点

● 本文展示了一种基于阳离子氟聚合物制造个性化纳米疫苗用于术后癌症免疫治疗的一般策略。通过将氟聚合物与模型抗原卵白蛋白混合形成的纳米颗粒，通过Toll样受体4(TLR4)介导的信号通路诱导树突状细胞成熟，并促进抗原转运到树突状细胞的胞浆中，从而导致有效的抗原呈递。

● 这样的纳米疫苗可以抑制已建立的卵白蛋白表达的B16-OVA黑色素瘤。更重要的是，在两种皮下肿瘤模型和一个原位乳腺癌肿瘤中，氟聚合物与切除的自体原发肿瘤细胞膜的混合可以协同检查点阻断疗法抑制术后肿瘤复发和转移。

● 在原位肿瘤模型中，我们观察到一个强大的免疫记忆对抗肿瘤的再次挑战。此工作为制备个性化的癌症疫苗提供了一种简单和通用的策略，以预防术后癌症复发和转移。

图文解析

1、氟聚合物用于抗原递送（图1）

▲图1、纳米疫苗的制备、表征及DC活化。

a、F-PEI/OVA纳米疫苗制备示意图。

b、用动态光散射法测量不同聚合物/OVA比（w/w）制备的F7-PEI/OVA和F13-PEI/OVA纳米粒子的流体力学尺寸。

c、F7-PEI/OVA（左）和F13-PEI/OVA（右）NPs（F）的TEM图像。

d、F7-PEI/OVA和F13-PEI/OVA的Zeta电位。

e、随着PEI/OVA、F7-PEI/OVA或F13-PEI/OVA NPs的OVA浓度增加，孵育24小时后BMDC的相对存活率。

f-i，显示CD86+CD80+（f）、CD40+（g）、MHC-II+BMDC（h）和OVA抗原交叉呈递的统计数据（i）用OVA、F7-PEI/OVA或F13-PEI/OVA NPs处理的BMDC的效率-PEI：OVA比率12小时（n=4个独立重复）。OVA浓度固定在10μg ml-1。

j、代表性流式细胞术图（j）和统计数据（k）显示，在与OVA、F7-PEI/OVA或F13-PEI/OVA NP脉冲的BMDC孵育后，OT-I CD3+CD8+T细胞增殖（羧荧光素琥珀酰亚胺酯（CFSE）稀释）-PEI：OVA比率1:1（n=3个独立重复）。

d i，k，表示为平均标准差（s.d.）的数据。f i，k，至少三个独立实验的代表性数据，结果相似。

k、采用双侧不配对t检验确定各组间的统计显著性。

2、基于氟聚合物的纳米疫苗在体内表现出强大的免疫反应（图2-图4）

▲图2 纳米疫苗体外DC活化。

a,b纳米疫苗的细胞摄取分析。细胞外荧光在流式细胞仪检测前经台盼蓝灭活。

a，流式细胞仪测量的平均荧光强度(MFI) CD11c +细胞与FITC-OVA孵化后,F7-PEI / FITC-OVA或F13-PEI / FITC-OVA 12 h .

b，流式细胞仪测量的MFI wt或Tlr4 / BMDCs孵化F7-PEI / FITC-OVA或F13-PEI / FITC-OVA。

c，从wt小鼠和Tlr4 /小鼠中收集的经指示样本处理后的BMDCs成熟水平。游离OVA和LPS分别作为阴性和阳性对照。分别用10个OVA、F7-PEI、F13-PEI、F7-PEI/OVA或F13-PEI/OVA刺激HEK-Dual Null (NF/IL8)细胞(作为对照)和HEK-Dual mTLR4 (NF/IL-8)细胞。阳性对照为TLR4激动剂MPLA(1蛋白gml-1)。孵育12h后，使用Lucia荧光素酶检测试剂QUANTI-Luc检测其荧光素酶活性，测定启动子TLR4对启动子的激活。RLU，处理组的相对光单位;空白的RLU。

a-d，数据以平均s.d. a,d, n = 3个独立实验，使用相同的F7-PEI或F13-PEI。

b-c, n = 4个独立实验，使用同一F7-PEI或F13-PEI。采用双侧非配对t检验确定各组间的统计学显著性。

e, DC2.4细胞经OVA-FITC(绿色)、PEI/OVA-FITC(绿色)、F7-PEI/OVA-FITC(绿色)或F13-PEI/OVA-FITC(绿色)处理6小时后的共聚焦荧光图像。展示了三个独立实验的代表性图像。刻度棒，10英尺。

f，显示F-pei /OVA NPs通过tlr4介导的方式增强细胞内OVA摄取、促进抗原交叉递呈和激活DCs的机制。

▲图3 F-PEI/OVA纳米疫苗的体内免疫刺激。

a-b，评估F-PEI/OVA纳米疫苗引发的体内免疫反应的实验设计方案(a)和时间轴(b)。

c-d，具有代表性的流式细胞仪数据(c)和统计数据(d)，显示不同剂型NPs在免疫后第3天体内诱导DC成熟。

e，免疫后第5天LNs中CD11c+SIINFEKL+ SIINFEKL表达dc的比例。

f,g，免疫后第7天免疫小鼠血清中ova特异性IgG2a的比值:IgG1 (f)和IFN-的产生(g)。

h,i，免疫后第7天脾脏CD3+CD8+ T细胞h-2kb /SIINFEKL四聚体染色代表性流点图(h)和统计数据(i)。免疫后第7天，用ELISPOT法测定的IFN-固定点形成细胞(SFCs) (j)和统计数据(k)。

l，免疫后第7天，IFN- na阳性细胞在重新刺激的脾细胞CD8+ T细胞中的百分比。

▲图4、F13-PEI/OVA纳米疫苗在荷瘤小鼠中抑制肿瘤生长并延长生存时间。以F-PEI/OVA为基础的纳米疫苗预防B16-OVA黑色素瘤的效果。f - pei /OVA纳米疫苗的抗肿瘤治疗效果。

a,d，肿瘤挑战实验设计方案。

b,e，各种治疗后小鼠B16-OVA肿瘤的平均生长曲线(每组6只生物独立小鼠)。生长曲线代表不同治疗组B16-OVA肿瘤小鼠的平均s.e.m.

c,f，无病生存。使用Kaplan Meier方法获得生存曲线，并通过对数秩检验进行比较。个别肿瘤生长曲线在e. s.c，皮下。SR,存活率。

3、基于氟聚合物的个性化纳米疫苗用于治疗手术后的远端肿瘤（图5）

▲图5、F13-PEI/Mem纳米疫苗协同ICB治疗术后远处肿瘤。

a、b、方案(a)和时间轴(b)显示从手术切除的肿瘤获得的肿瘤细胞膜中制备F13-PEI/Mem NPs作为个性化的肿瘤纳米疫苗，与ICB治疗联合使用，以抑制每只小鼠对面肿瘤的生长。

c,d, B16F10肿瘤的远处肿瘤生长曲线(c)和不同组小鼠(d)不同治疗后的无病生存。例如，不同治疗组小鼠的个体远处肿瘤生长曲线(e)、CT26肿瘤的远处肿瘤平均生长曲线(f)、无病生存率(g)。

h，用抗CD8a或同型单克隆抗体治疗3天后进行T细胞流式细胞术分析作为对照。所示数据代表了六只生物学上独立的小鼠。

i，在F13-PEI/Mem +抗ctla4联合治疗后，用抗cd8a或同型单克隆抗体预处理荷瘤小鼠的远处肿瘤生长曲线。b,f,i，数据以各组平均s.e.m.c g,i, n = 6只生物独立小鼠表示。采用Kaplan Meier法获得d、g、生存曲线，并采用log-rank检验进行比较。

4、基于氟聚合物的个性化纳米疫苗治疗术后原位乳腺肿瘤转移（图6）

▲图6 F13-PEI/Mem纳米疫苗协同ICB治疗和长期记忆免疫反应治疗原位4T1肿瘤术后。

a，在原位4T1乳腺肿瘤模型中使用抗CTLA4治疗抑制自发肿瘤转移的术后个性化疫苗示意图。

b表示，体内生物发光图像跟踪4T1-luc乳腺癌细胞的转移手术后(每组8只老鼠只有6给出了由于有限图空间)。

c，各种术后治疗后发生自发转移的原位4T1肿瘤小鼠生存情况(每组8只生物独立小鼠)。d-j，术后联合F13-PEI/Mem+抗CTLA4治疗后存活的小鼠在第120天再次接受4T1-Luc细胞挑战。与年龄匹配但未治疗的小鼠作为对照组。

d、e、小鼠肿瘤生长曲线(d)和无病生存(e)(每组n = 5只生物独立小鼠)。

c、e、生存曲线表示，使用Kaplan Meier方法获得，并采用log-rank检验进行比较。第120天，在再次挑战继发肿瘤小鼠前，用流式细胞术(CD3+CD8+ T细胞门控)分析外周血中代表性的流点图(f)和TEM (g)和TCM (h)的统计数据。小鼠继发肿瘤再次挑战7天后分离的小鼠血清中i、j、TNF-α和IFN- γ (j)水平。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00781-4

作者简介

刘庄

2004年北京大学化学与分子工程学院获理学学士学位；2008年美国斯坦福大学(Stanford University)获得化学博士学位；2008年至2009年在斯坦福大学化学系以及医学院从事博士后研究。2009年6月加入苏州大学功能纳米与软物质研究院，被聘为教授，博士生导师。

课题组网页：

http://nano.suda.edu.cn/lz/

主要成果和贡献:

近年来在生物材料与纳米医学领域从事研究，围绕肿瘤诊疗中的若干挑战性问题，发展了一系列新型纳米探针用于体外生物检测与活体分子影像，并探索了多种基于纳米技术和生物材料的肿瘤光学治疗、放射治疗、免疫治疗等新策略。共发表学术论文320余篇，论文总引用超过55,000次，SCI H-index =123。2014年起连续入围Elsevier出版社发布的“中国高被引用学者榜单”（材料科学类）；2015年起连续入选美国美国科睿唯安（原汤森路透集团）公布的“全球高被引科学家名单”（Highly Cited Researchers）（化学、材料）。

第二篇，黄劲松Nature Energy：钙钛矿型太阳能电池组件中铅与大量廉价的阳离子交换树脂的结合

▲第一作者：Shangshang Chen

通讯作者：Jinsong Huang（黄劲松）

第一单位：北卡罗来纳大学

DOI：https://doi.org/10.1038/s41560-020-00716-2

研究背景

钙钛矿光伏技术商业化的主要关注点是水溶性卤化铅钙钛矿中铅的毒性，因为铅可污染环境。

本文亮点

1. 本文报告了一种基于大量的、低成本并且化学稳定性强的阳离子交换树脂（CER）的制备方法。该树脂可以减轻钙钛矿太阳能电池组件在恶劣的天气条件下的铅泄漏的情况。

2. 由于介孔结构中的铅离子具有比较高的结合能，CERs在水中对铅具有很高的吸附容量和吸附速率。将CER与碳电极集成在一起，然后将其层叠在组件的玻璃表面上，这样对器件效率的影响可忽略不计同时可以将钙钛矿微型组件在水中的铅泄漏减少62倍，即减少到14.3 ppb。即使在每个子模块都损坏的最坏情况下，经CER处理过的大面积受损的钙钛矿太阳能电池板的模拟情况下的铅泄漏也可以进一步降低到7.0ppb以下。

图文解析

▲图1 | CER中的铅吸附特性

要点：

● 集成在电极中的CER可以将太阳能电池中渗透出来的铅离子吸收。（图a）

● CER的温度越高，对铅离子吸收的吸收速率越快（20-60℃），水溶液中铅的最大吸附能力为410 mg 。（图c）

▲图2 | PSC(钙钛矿太阳能电池)上CER的表征

▲图3 | 带有CER涂层的钙钛矿型太阳能微型模块中的铅吸附情况

要点：

● 实验了三种情况：情况1：电池两面均无使用CER涂层；情况2：电池一面使用CER涂层，另一面未使用；情况3：电池两面均使用CER涂层。结果显示：两面均使用CER涂层可以大幅降低（98%以上）铅的泄漏。

▲图4 | 带有CER的碳电极在PSC中的铅吸附情况

要点：

● 具有10％和20％CER的碳膜在很大程度上保持了纯碳电极的电导，而50％CER则显着降低了碳电极的电导（图b）；

● CER之所以能和碳电极相结合是因为碳电极是相对的多孔材料，所以CER纳米颗粒可以附着在碳电极的多孔结构中（图d右）；

● 适量的CER添加到碳电极中不会降低电池效率；

● 在碳电极和玻璃表面上均使用CER，可将有效地减少98％铅泄漏。

▲图5 |损坏的钙钛矿型太阳能电池板上的铅泄漏模拟

结语

本文报告了一种基于CER的低成本方法，可用于防止钙钛矿组件损坏导致的铅泄漏。 金属电极太阳能电池组件表面上的铅吸附剂涂层（CER）可以有效地减少与温度无关的铅泄漏。将CER集成到碳电极中并层叠在玻璃表面上，可将碳基微型模块的铅泄漏量降低至14.3 ppb，这个铅浓度低于饮用水中铅的安全水平，是安全的。 即使在最坏的情况下，通过对大型受损太阳能电池板的仿真也获得了令人鼓舞的结果（铅泄漏量<7.0 ppb）。 本工作不是探索无铅成分或减少钙钛矿太阳能电池中铅的含量，而是通过防止铅从受损的钙钛矿太阳能电池中泄漏而减少有害铅的影响，从而开辟一条途径，并将加速钙钛矿光伏技术的商业化。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-020-00716-2

第三篇，罗健平Nature Chemistry：通过在共价有机骨架主链中嵌入伪轮烷来分隔其层间空间

▲第一作者：Xing Li

通讯作者：Kian Ping Loh（罗健平）

第一单位：新加坡国立大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-020-00562-5

研究背景

具有单层或几层结构的共价有机骨架（COF）是一个很有吸引力的二维材料平台，通过对COF构件的精心设计，可以为定制具有特定功能和孔结构的工艺提供技术背景。但是，尽管已经合成了具有多层结构的COF，但是将它们的层间堆叠切开以获得均匀厚度的COF片的方法仍然存在空白。

本文亮点

本文通过将伪轮烷单元纳入COF骨架来划分COF中的层间空间，并且将基于冠醚的大环主体嵌入二位或四位酰肼结构单元中，同时让其与三接头醛连接基反应形成基于酰基层的层状COF结构。其中双底大环结构的一个基面由一层组成，或者由其四位对应物共价结合在一起的两个相邻层组成。 当引入紫精穿线装置时，主体-客体复合物的形成促进了COF自剥离为晶体单层或双层结构的过程。

图文解析

▲图1 | 设计和构建具有共价键同时层数明确的自剥落COF的一般策略。

要点：

● 传统的构造具有特定层数的2D COF结构是利用机械键合的方法（图a）。

● 本文提出的是通过插入离子线（2P）构造自剥离的COF双层结构（图b），其工艺路线如下：

步骤1：SA（2,4,6-三甲酰苯酚）和CyHz1（四位接头）在加入离子线（2P）的情况进行组合，形成具有共价健的层堆积结构，这里以两层为一个结合单元，并且层与层之间由于离子线之间存在静电排斥力因此没有紧密接触。

步骤2：具有共价健的层堆积结构在溶剂中失去结合单元之间的离子线从而制备出每一个结合单元层自行分离的COF双层结构。

▲图2 | 合成具有大环和假轮烷的COF结构的示意图。

要点：

● 基于大环结构的COF-1（MCOF-1）的合成原理：两个CyHz1将两个相邻的COF层紧密连接在一起。（图a上）

● 基于伪轮烷的COF-1（RCOF-1）的合成原理：两个CyHz1将两个相邻的COF层不那么紧密连接在一起，这里的不那么紧密是因为在两个CyHz1结构中插入了一个易脱离的MVPF6 。（图a下）

● 同理，基于大环结构的COF-0和基于伪轮烷的COF-0（RCOF-0）的原理和上述类似，只是将CyHz1改成CyHz0 。

▲图3 | RCOF-1中MCOF-1结晶度和伪轮烷络合的表征图。

▲图4 | RCOF-1的剥落及其结晶性表征。

▲图5 | RCOF-0和RCOF-1的AFM研究。

结语

本文报告了一种通过将伪轮烷部分整合到2D COF骨架功能中来破坏其骨架中堆叠顺序的策略。这个方法对于可扩展的厚度并且可控的单层COF结构的生产非常有用。通过将第n层COF结构与适当长度的分子互锁，可以将COF结构中的层与层的空间划分为第n层厚度的可分离伪单元，这意味着使用该方法可使确定厚度的2D有机板在液体中比较容易脱落。从晶体工程的角度来看，假轮烷2D COF在分子机器和2D材料之间架起了桥梁。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41557-020-00562-5