哈工大科研团队连续发表高水平研究成果

　　近期，哈尔滨工业大学科研团队坚持“四个面向”，在水处理、生命科学、新材料等领域取得一系列高水平研究成果并连续发表在《自然通讯》、《先进功能材料》等学术期刊上。

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近日，城市水资源与水环境国家重点实验室成员、哈工大化工与化学学院邵路教授带领团队提出多酚分子焊接策略合成高效碳捕集分离膜，突破传统分离膜渗透性与选择性博弈难题。相关论文以《多功能多酚焊接推动高效膜法碳捕集》（Boosting Membrane Carbon Capture via Multifaceted Polyphenol-mediated Soldering）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该策略为新一代高性能混合基质膜提供通用方法，有望同步实现碳捕集过程和能源回收，为污水处理系统深度碳减排过程中甲烷、氢气等气体的分离纯化提供前瞻技术支撑。同时，该方法对于面向液相体系分离纯化的新型功能膜构筑具有重要指导意义。

　　近年来，全球碳排放迅速增加，大气中的二氧化碳含量达到创纪录水平，环境问题日益凸显。在此严峻形势下，我国提出碳达峰、碳中和的气候目标。高效的碳捕获技术是减少碳排放和二氧化碳进一步催化转化的前提和基础，是实现“双碳”目标的关键技术。

　　气体膜分离技术因其低成本且易操作的优势对碳捕集产业发展、缓解全球气候变化具有重要意义。其中，通过金属有机框架和聚合物基质的结合获得的混合基质膜在气体分离方面表现出极大潜力，但聚合物和金属有机框架之间如何实现理想匹配始终是具有挑战性的课题，特别是针对新兴的高渗透性膜材料，如自具微孔聚合物。

　　邵路教授团队在该工作中率先提出多酚分子焊接策略实现对聚合物链、金属有机框架结构以及两相界面的精准调控。多酚的特殊粘附性导致自具微孔聚合物链的僵化以及堆积密度的增加，提高其筛分能力；中空的金属有机框架结构减少其传质阻力，改善气体渗透性。不同的结构特点互相协同，打破传统聚合物材料中气体渗透性与选择性此消彼长的限制。

　　我校为论文唯一通讯单位。邵路教授为论文唯一通讯作者。化工与化学学院博士研究生朱斌为论文第一作者。邵路教授团队博士研究生赫羴姗（已毕业）、杨延，郑州大学李松伟老师，爱丁堡大学刘哲宏副教授和科廷大学刘少敏教授参与相关研究工作。

　　该研究工作获得国家自然科学基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金和城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题资助。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37479-9

　　02

　　近日，生命科学中心陈西课题组在化学诱导临近效应（chemically induced proximity，CIP）领域提出小分子偶联纳米抗体（SNACIP）作为新一代临近诱导分子，可用来调控细胞进程。研究成果以《小分子偶联纳米抗体临近诱导调控胞内进程和无配体识别内源靶标》（Small molecule-nanobody conjugate induced proximity controls intracellularprocesses and modulates endogenous unligandable targets）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，解决了自上世纪90年代微管成核现象被发现以来，近30年未能开发出通过靶向微管成核过程抑制肿瘤增生的药物难题。

　　临近诱导原理近年来被认为是调控细胞进程和生物学过程的核心原则。其中，化学诱导的临近CIP技术是基于临近诱导原则而调控细胞进程的重要手段之一，它通过可穿膜的双功能小分子诱导生物大分子的临近，进而调控细胞进程。然而，CIP技术需要对细胞进行遗传修饰，无法直接调控内源靶标，难以发展成药物。此外，抗体、双价抗体等生物分子虽能结合内源蛋白，但它们分子量大（150 kDa），一般难以穿膜。因此，当前临近诱导技术的发展遇到瓶颈。

　　陈西课题组通过将CIP技术、纳米抗体技术、环状跨膜肽非内吞递送体系3个近年来不同领域的创新性突破交叉融合，创新设计出SNACIP诱导体系，进而解决了CIP发展面临的困境。与小分子相比，纳米抗体具有良好的特异性和高亲和力，因此，运用纳米抗体作为CIP分子的模块之一，可极大扩展传统CIP的应用范围以及实现直接对内源性蛋白质的快速调控。课题组还运用环十精氨酸跨膜肽（cyclic decaarginine, cR10*）以实现非内吞快速跨膜，最终探索出应用于胞内靶标的SNACIP新一代临近诱导调控体系。

　　纺锤体组装中的一个关键微管成核因子TPX2属于无配体识别的天然无序蛋白，该蛋白因子在诸多癌细胞中过量表达，被认为是治疗癌症很有前景的靶点。此外，通过靶向微管分支成核而非仅仅结合微管本身，也被认为是治疗癌症的更优选方案。为此，课题组首先运用噬菌体展示手段筛选出TPX2的纳米抗体，再基于SNACIP技术，开发出靶向微管成核的SNACIP诱导剂。这不仅在细胞层面很好地抑制癌细胞的增殖，且在活体层面也有效抑制肿瘤的增殖。

　　陈西课题组博士研究生孙晓峰、周成健，科研助理夏思敏为论文并列第一作者。陈西研究员为论文通讯作者。本研究受到国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金和哈工大“双一流”经费支持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37237-x#article-comments

　　03

　　近日，材料学院王金忠教授团队研究成果为大面积柔性电子器件的研发提供了新思路，研究成果以《用于柔性红外成像光电探测器的大面积自支撑Bi2S3纳米纤维膜》（Large-area freestanding Bi2S3 nanofibrous membranes for fast photoresponse flexible IR imaging photodetector）为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。该研究报道了基于高柔性自支撑Bi2S3纳米纤维膜的红外成像探测器，其在柔性和可穿戴领域中具有极大的应用潜力。

　　柔性光电探测器因质量轻、可弯曲、可折叠及抗冲击性好等优势引起了极大关注。然而，目前大多数报道的柔性红外光电探测器都是通过在特定的柔性衬底上沉积或旋涂半导体材料来实现的，这严重限制了柔性光电器件的应用，特别是在可穿戴领域。因此，探索不依赖于特定柔性衬底的自支撑柔性半导体材料对于柔性和可穿戴器件的实际应用非常重要。

　　该研究团队在前期研究工作的基础上，通过简单的一步水热法成功制备了大面积自支撑Bi2S3纤维膜。这种由超长纳米线自组装形成的Bi2S3纤维膜具有极好的柔性和可塑性，其被任意弯曲或折叠后，Bi2S3纤维膜没有破损，该薄膜还可以被裁剪成任意形状。Bi2S3纤维膜在液体环境（去离子水、生活用水、生理盐水和乙醇）中连续浸泡一周后并未被破坏且仍显示出高柔性，这也表明了其在水下环境中也具有一定的应用潜力。基于自支撑Bi2S3纤维膜制备的柔性红外探测器在连续弯曲1000次后，Bi2S3探测器仍能对红外光表现出优异的探测能力。此外，当该探测器在空气中存储2个月或连续处于弯曲状态7天后，其稳定的光电流特性也表明了该器件优异的空气稳定性和柔性探测能力。无论在平坦状态还是弯曲状态下，Bi2S3探测器都具有高的响应度、快的响应速度、良好的稳定性和出色的成像能力。本研究解决了现有柔性器件高度依赖于衬底的问题，为下一代自支撑材料奠定了基础。

　　我校材料学院高世勇副教授和王金忠教授为论文共同通讯作者，博士生容萍为论文第一作者，矫淑杰副教授、博士研究生任帅和韩亚洁，哈尔滨师范大学物理与电子工程学院李林教授、张明义副教授、卢会清老师和博士研究生闫珺参与相关研究工作。

　　该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金和黑龙江省自然科学基金的资助。

　　论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300159