|
迷你药物生产工厂 药物制造商通常在大型工厂中批量生产药物。 但是制药行业正在发展一种新的趋势，即通过使用小型连续流动系统根据需要制定药物剂量来降低基础设施成本。  2016年，麻省理工学院的研究团队开发了一个冰箱大小的迷你工厂来制作临床药物制剂。该系统将上游化学反应器单元与下游沉淀、过滤、再结晶和制剂部分组合。其还具有用于质量控制和过程评估的化学分析和计算模块。该迷你工厂可以在大约两个小时内制备数百，甚至数千剂量的药物，对于制备具有较短保质期的药物来说可能非常有用；供小群体患者、小公司或发展中国家使用;解决突发的公共卫生需求。 世界首个“食用”PET塑料的微生物 2016年，来自京都工艺纤维大学的Kohei Oda、庆应义塾大学Kenji Miyamoto及相关研究人员发现了一种可以降解PET塑料的微生物，这种微生物以塑料作为其主要的碳源和能源。  虽然PET是美国最大的回收塑料，但其中一半以上仍然选择填埋处理，但是聚合物的酯键很强，难以降解。为了使用回收的PET制品生产新的PET制品，需要将塑料在高温和高压下处理。但是，这种新发现的微生物在30℃下就可以分解塑料，使得研究人员能够回收单体对苯二甲酸和乙二醇。 液体金属大显神威 这种材料主要包括镓及其合金。当暴露于空气中时，液体自发形成薄的氧化外皮，可以机械稳定的液滴和任意的模式存在。如果材料被挤压，外皮破裂，金属可瞬间流动，直到外皮围绕液体重新形成为止。  北卡罗来纳州立大学的研究团队利用这种不同寻常的特性制造了10微米宽聚合物包覆的eGaIn线，这是镓和铟的共晶混合物，在室温下是液体。与普通导线不同，用eGaIn制成的导线可在保持导电性的同时被拉伸、弯曲和成形。  另一项研究中，瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队设计了一种由固体AuGa2簇组成的两相材料，上述固体AuGa2簇散布有微观液体镓液滴。他们使用该材料制造包含LED和传感器堆叠层的可拉伸装置，并可跟踪手指的微妙运动。 亚甲基活化的新高度 经过14年的努力，加州斯克里普斯研究所的Jin-Quan Yu及其团队解决了长久以来的目标：激活有机化合物中特定的C-H键，并将它们催化并对映选择性地转化为C-C键及其他衍生品。  由于有机化合物中不缺少C-H键，因此该技术具有广泛的应用潜力。具体来说，新反应使用钯催化剂和基于喹啉的配体将两个碳原子的亚甲基-CH2基团从酰胺或羧酸转化成手性中心。 合成有机化学家以前已经开发了激活几种类型C-H键的方法，例如通过在基底中预先安装活化基团。但是靶向未活化的亚甲基C-H键，以及将它们催化和对映选择性地衍生的能力基本上还没有解决。 结构生物学 令人惊讶的是，DNA酶或脱氧核酶在今年以前从未被可视化，这是因为研究人员无法结晶这种类型的催化剂。马克斯普朗克生物物理化学研究所Claudia Höbartner和Vladimir Pena领导的研究团队报道了9DB1的DNA酶结构，并与RNA链接在一起。  两个独立的团队，一个由欧洲分子生物学实验室的Martin Beck领导，另一个由加利福尼亚理工学院的André Hoelz领导，观察了膜嵌入式大型机器（membrane-embedded mega-machinery）的整体架构。   宾夕法尼亚大学David W. Christianson领导的研究团队和弗雷德里希·米歇尔生物医学研究所Patrick Matthias领导的研究团队解析了HDAC6的结构。药物开发商一直在寻找HDAC6的原子分辨率图像，这是因为这个蛋白是癌症化疗的“热点靶标”。 可穿戴式传感器 个人运动工具和智能手机应用程序允许人们跟踪他们的心率、血压以及人们的跑步距离。一些研究人员希望进一步开发可分析人汗水或环境中化学物质的设备，以监测健康、运动性能或化学暴露风险。  这种基于石墨烯的贴片（腕带上的顶部电路）可以通过涉及酶葡萄糖氧化酶的电化学反应测量人的汗液中葡萄糖的水平。首尔国立大学的Dae-Hyeong Kim所领导的设备开发团队希望将其与一个微针（腕带底部电路）耦合，可以通过皮肤传递糖尿病药物，帮助患者控制他们的血糖。  柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯片携带电路板和传感器阵列，以检测用户汗液中盐、乳酸盐和葡萄糖的水平，允许测试人接收诸如脱水、肌肉痉挛甚至是糖尿病等状况的警报。该团队由加州大学伯克利分校的Ali Javey领导，认为该设备成本可控制在10美元左右。 麻省理工学院Timothy M. Swager领导的研究团队设计了这种无线徽章，以检测“化学武器式”的分子，灵敏度可达十亿分之一。该装置基于浸没在离子液体中，并在亲电靶分子存在下改变其电阻的碳纳米管。 科学家们在于抗生素的对抗中获得进展 感染性细菌和人类之间的战争在2016年还在继续，人类有可能在其中胜出，因为有两组研究人员在抗菌“武器”中取得了进展：一个研究组制造出了新大环内酯类化合物，另一组人员在我们的鼻子中挖掘它们。 哈佛大学化学家Andrew G. Myers领导的研究组找到了通过使大环内酯类“弹药”与合成方法的结合，得到了拥有一个14、15或16个原子的中心环的化合物，化合物在这之前是难以获得的。哈佛大学的化学家与大环内酯类药物公司（Macrolide Pharmaceuticals）合作，至今为止已经合成出了近1000个大环内酯类化合物。它们中的许多都拥有可以对抗革兰阴性菌的活性，包括能够抵抗目前使用的抗生素的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌。 德国蒂宾根大学微生物学家Andreas Peschel和Bernhard Krismer领导的团队，通过筛选我们鼻孔中的细菌，发现一种能杀死金黄色葡萄球菌的化合物。这个分子是一种被命名为lugdunin的新噻唑烷含环肽，可以防止70%的金黄色葡萄球菌进入人类的鼻子。Lugdunin代表了一种新的来自细菌、主要居住在人体的抗菌类，这一发现可能促使科学家们寻找新的武器来对付细菌入侵者。 生物催化：碳硅键的酶法路线 硅是地壳中除了氧以外第二丰富的元素，但碳-硅键在本质上是前所未闻的：既没有生物有机硅化合物也没有已经确定的可以创造它们的生物合成途径。但是来自加州理工大学的研究人员今年发现，当有合适的原料，一些血红素蛋白质可以合成碳-硅键。 “大自然中的的铁血红素化学只是赶上了这个机会，因为我们为它提供了正确的前驱体，”与S. B. Jennifer Kan一起领导了这项工作的Frances H. Arnold说： “这是一个大自然是多么容易创新的示范。”
Rhodothermus marinus细菌中的细胞色素C，97%对映体过量的这些细胞色素C可以催化反应。细胞色素C蛋白通常不催化化学反应。相反，它们在细胞内的生物分子之间传输电子.。
在固体表面上用单个催化活性原子介导化学反应似乎是一个好主意，尽管这似乎近忽幻想。由于几个国家的研究人员都在今年证明了这种反应确实是可行的，因此这一单一催化方法在今年获得了较大的关注。 分散在金属氧化物或其它固体载体材料上的微小催化颗粒（通常是贵金属，比如铂）是工业规模化学过程的主要工具，包括将原油转化为有价值的产物如汽油。与这些常规的多原子催化剂相比，单原子型催化剂将大大降低昂贵和稀缺的贵金属的消耗。此外，原子尺度的均匀性是制备更好催化剂的关键步骤。因为它可以使副反应和副产物最小化，并简化研究人员推断反应机制的工作。 举一个今年的例子，新墨西哥大学的Abhaya K. Datye及其合作伙伴证明了，将铂纳米颗粒暴露于热氧化条件，将会使铂金属形成挥发性PtO2，PtO2将从纳米颗粒中解吸（desorb）出来。研究人员捕捉到在附近的氧化铈表面上的铂原子，形成CO氧化反应的催化剂，这是发动机排放净化的关键反应。 当暴露在高温空气中时，铂元素以PtO2(灰色和红色)的形式被解吸（desorb）出来，并被困在CeO2（金色和红色）中。 在另一个成功的例子中，由中国大连化学物理研究所的主任Tao Zhang领导的研究小组开发了一种用于制造单原子钴催化剂的湿化学方法。这些催化剂，避免了使用贵重金属，可以催化氢化等反应。但在此之前，科学家们难以获取关于这些催化剂活性位点的详细知识，这阻碍了它们的发展。Zhang的研究组发现了他们的催化剂的活性位点的组成是：一个钴原子在类石墨层中与四个吡啶氮原子连接在一起，并被氧气分子包覆着。 2016年年度分子：第一个无机双螺旋分子 2016年9月14日，慕尼黑工业大学的Tom Nilges领导的化学家们报告了第一种完全无机的双螺旋化合物SnIP，它是一种半导体材料，其特征是拥有扭曲的碘化锡（SnI+）链与绞合的磷化物（P-）链缠结。这些链通过磷上的孤对电子与锡之间微弱的相互作用保持在一起，并且每个双螺旋通过比DNA中的氢键更强的相互作用与相邻的双螺旋配位在一起。
|
|
|
