關於"周日早報「
「周日早報」的內容選自ACS出版的全部70多種期刊和C&EN(《化學與工程新聞》雜誌)，每次5篇推薦文章。從這些文章中您會一窺科研將會如何影響以致改變我們的生活和生活方式。
#1
利用眼淚診斷疾病
ACS Nano
文章原題：
"Antibody−Invertase Fusion Protein Enables Quantitative Detection of SARS-CoV‑2 Antibodies Using Widely Available Glucometers"
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02531
#2
通往「奧茲王國"的聚合物分子密匙
ACS Central Science
許多個人和企業都擔心敏感數據被盜，這為數字秘鑰加密文件的日益普及奠定了基礎。在ACS Central Science發表的一篇最新研究論文中，研究人員基於具有確定序列的聚合物開發了一種耐用的分子加密秘鑰。這些聚合物是按序列的方式進行構建和解構的。他們將分子秘鑰隱藏在一封信的墨跡中，隨後將信寄出。該分子秘鑰被用來解密了一份含《綠野仙蹤》文本內容的文件。
安全數據分享依賴於加密算法。這些算法的特點是，對信息進行雜亂排列，僅在使用正確代碼或數字加密秘鑰時顯示這些信息。為了實現加密秘鑰的可靠存儲和傳輸，研究人員開發了包含DNA鏈和聚合物在內的多種分子加密法。目前，與聚合物相比，核酸可以存儲更多信息。聚合物的難度在於，當其長度過長時，通過每一個額外單體存儲更多數據的效率會下降，而通過分析儀器讀取其所隱藏的信息則變得極為困難。最近，Eric Anslyn和同事開發了一種聚合物序列式解構方法，可通過液相色譜法-質譜測定法（LC/MS）輕鬆確定其結構。為探究該方法能否用於解讀複雜分子加密秘鑰，Anslyn、James Ruether等人準備在一種隱藏在墨水中的含特殊聚合物的混合物上測試該方法。
首先，研究人員生成了一個256個字符長的二進制密鑰，該密鑰在引入算法後可對文本文件進行加密和解密。 接下來，他們將密鑰編碼到了聚合物序列中，即八個長度為10個單體的氨基甲酸酯低聚物。結果顯示，僅中間的八個單體持有秘鑰，兩端的單體則分別作為用於合成和解碼的占位符。解碼占位符是每個序列中一個經同位素標記為「指紋」（fingerprint）的特殊單體，這表明，每個聚合物的編碼信息符合最終數字密鑰的順序。隨後，研究人員將這八個聚合物進行混合，並利用一種序列解聚合法和LC/MS確定了其原始結構和數字秘鑰。最後，其中一組研究人員將聚合物與異丙醇、甘油和煙灰混合製成一種墨水。他們用這種墨水寫了一封信，然後寄給了不知道編碼信息的其他同事。其他研究人員從信紙中提取了墨水，並以相同的序列分析方法成功重建了該二進制密鑰。隨後，他們將該加密秘鑰輸入到算法中，隨即發現了一個《綠野仙蹤》的純文本文件。研究結果表明，通過確定序列的聚合物混合物進行分子信息加密可有效應用於實際場景，例如在信件和塑料物體中隱藏保密信息。
作者感謝美國陸軍研究辦公室、霍華德休斯醫學研究所、凱克基金會和韋爾奇試劑研究所（Welch Reagents Chair）提供的研究資金。
文章原題：
"Molecular Encryption and Steganography Using Mixtures of Simultaneously Sequenced, Sequence-Defined Oligourethanes"
https://doi.org/10.1021/acscentsci.2c00460
#3
加速研究下一種新冠肺炎抗病毒藥物
ACS Infectious Diseases
為了遏制新冠疫情並防止其他冠狀病毒的肆虐，各國需要採取各種手段來預防和治療此類傳染病。為開發新藥物，研究人員聚焦於一種被稱為nsp13的蛋白上。nsp13是此類病毒需要複製的蛋白。在ACS Infectious Diseases發表的一篇研究論文中，某研究團隊以nsp13蛋白干預分子為對象，提出了一種新的分子識別法，從而加速了泛冠狀病毒抗病毒藥物的開發。
疫苗能夠激活免疫系統抵禦病毒，而抗病毒藥物則能干預病毒的必要組成部分並對已經發生的感染進行治療。目前，新冠患者可選擇瑞德西韋（remdesivir）、莫努匹韋（molnupiravir）和奈瑪特韋（nirmatrelvir）等抗病毒藥物；然而，衛生部門還希望通過其他方法來實現不同的感染防治方式。研究人員在SARS-CoV-2和其他冠狀病毒中找到了一個具有前景的新靶點——nsp13蛋白。nsp13蛋白是一種同其他病毒蛋白一同發揮作用的酶，可通過對自身雙鏈病毒RNA進行解旋來幫助複製病毒遺傳密碼。在此過程中，nsp13會破壞磷酸基之間的鍵，包括儲能分子腺苷三磷酸（ATP）中的磷酸基。此外，nsp13還參與病毒RNA加帽，保護其不受人體免疫系統的傷害。為加速尋找能夠抑制nsp13的藥物，Masoud Vedadi和同事開發了一種全新的分子篩查法，通過對大量分子的篩查，識別那些最具活性的分子。
當單鏈核酸存在時，nsp13的能量釋放活性會不斷增加。因此，該團隊的試驗設計思路是，在單鏈DNA存在和缺失的情況下測試這種活性。在這兩種情況下，當ATP分解的數量變少，測試時的發光強度均會增強。當nsp13受到干擾時，ATP便會發生分解。他們利用這些測試方法對5000個小分子進行了篩選，最終找到17個潛力突出的分子。研究人員表示，通過開展第二項測試等後續工作，進一步將篩選範圍縮小到六種化合物。這些化合物將為未來更具活性的nsp13抑制劑的開發奠定基礎。他們表示，這些新測試方法還可有效篩查大量小分子，從而尋找具有nsp13抑制活性的分子，或者用來確認通過其他方法獲得的研究結果。
作者感謝多倫多大學（多倫多新冠行動倡議-2020）的資助以及結構基因組學聯盟多倫多大學網站提供的支持。
文章原題：
"Kinetic Characterization of SARS-CoV-2 nsp13 ATPase Activity and Discovery of Small-Molecule Inhibitors"
https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.2c00165
#4
為美白牙齒、減少蛀牙，請扔掉牙刷
ACS Applied Materials & Interfaces
在社交活動中，你的笑容首先會引起別人的注意。人們都希望擁有一口健康潔白的牙齒，這能使微笑時更加自信。然而，牙膏只能去除表面牙漬，而牙齒美白劑又會傷害牙釉質，導致蛀牙和牙齒變色。在ACS Applied Materials & Interfaces發表的一篇最新研究論文中，作者報告了一種新型水凝膠美白劑，其不僅可以去除形成蛀牙的生物膜，還可以對牙齒進行無損美白。
美國牙科協會指出，日常刷牙和牙線護理能有效防止蛀牙。然而，此類方法無法有效美白牙齒。為了更好地美白牙齒，消費者往往會尋求非處方或專業製劑的幫助。這些製劑可將含雙氧水的凝膠與藍光進行結合，產生一種去除牙漬的化學反應。雖然該方法可解決大多數牙齒變色問題，但也會生成有損牙釉質的活性氧類物質。此前，南昌大學的Xiaolei Wang、Lan Liao和同事基於二氧化鈦納米顆粒開發了一種破壞性更小的牙齒美白劑。然而，這種方法仍需要高強度藍光，有可能對周邊皮膚和眼睛造成損傷。因此，該研究團隊希望尋找一種由綠光激活的材料，一種更安全的替代品，同時實現美白和防蛀效果。
研究人員首先將氯氧化鉍納米顆粒、氧化銅納米顆粒和海藻酸鈉製成一種厚混合物，然後將該混合物均勻地敷在固定在載片上的牙齒表面，並噴灑含氯化鈣溶液的調製品，形成牢固的水凝膠層。接下來，研究團隊在實驗盤中，在粘有咖啡漬、茶漬、藍莓果醬和醬油的牙齒上測試了這種材料。通過水凝膠和綠光結合處理後，這些牙齒開始逐漸變亮，牙釉質也未受到損傷。該團隊開展的另一組實驗顯示，這種美白劑對生物膜的殺菌率為94%。為證明這種製劑對體內牙齒的有效性，該團隊利用這種新方法對口內接種蛀牙形成細菌的小鼠進行了試驗。結果顯示，這種由綠光激活的水凝膠能有效防止動物牙齒表面形成中重度蛀牙。研究人員表示，他們的美白劑安全且無需藉助牙刷，能有效防止蛀牙並美白牙齒。
作者感謝中國國家自然科學基金會、江西省傑出青年基金項目、江西省重大研發項目、江西省自然科學基金和江西省研究生創新專項資金項目提供的資金。
文章原題：
"Fast Cross-Linked Hydrogel as a Green Light-Activated Photocatalyst for Localized Biofilm Disruption and Brush-Free Tooth Whitening"
https://doi.org/10.1021/acsami.2c00887
#5
C&EN發布2022全球化工50強企業榜單
C&EN
「C&EN’s Global Top 50 chemical firms for 2022」
Volume 100, Issue 26
歡迎留言或投稿
告訴我們您是否喜歡本期內容，希望看到什麼樣的推送，或媒體轉載，都可以發送郵件給zwei@acs-i.org，我們非常期待看到您的反饋。
Copyright © 2022 American Chemical Society
點擊「閱讀原文」
你「在看」我嗎？
留言列表