Advanced Science

The development of bend‐induced effectively single‐mode fiber with a square cross‐section and flat top‐hat intensity distribution is reported using core topology nanostructuring dedicated to femtosecond laser ablation systems. The fiber's core comprises 5419 silica and germanium‐doped silica nanorods with a diameter of 430 nm each arranged into a hexagonal lattice. The distribution of the rods is calculated using in‐house developed code based on the Monte Carlo algorithm to obtain a target shape of mode and intensity distribution. As a proof‐of‐concept, a silica nanostructured fiber with a 24 µm core is developed and verified against the purity of mode guidance, bending, and guiding losses. It is shown that for a wavelength of 1030 nm, the fiber is effectively single‐mode with 96% mode purity when bending with a radius of 20 cm is applied. The fiber has a measured mode area of 360 µm², numerical aperture of 0.03, and total losses of 0.07 dB m⁻¹.

Sự hình thành của dendrite lithium gây ra vấn đề an toàn đáng chú ý và tuổi thọ chu kỳ kém của các thiết bị lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin lithium–sulfur và pin lithium–không khí. Chúng tôi đề xuất một mô hình năng lượng bề mặt để mô tả giao diện phức tạp giữa anot lithium và điện giải. Một chiến lược toàn cầu nhằm ức chế sự hình thành dendrite lithium thông qua việc điều chỉnh năng lượng bề mặt của sự phát triển màng mỏng liên quan được gợi ý. Ưu điểm của motif mới này không chỉ nằm ở việc thiết lập một mối liên hệ hoàn hảo giữa điện hóa và lĩnh vực màng mỏng mà còn thúc đẩy việc ứng dụng quy mô lớn hơn của pin lithium–sulfur và pin lithium–không khí, cũng như các pin kim loại khác (ví dụ: Zn, Na, K, Cu, Ag và Sn).

Gas marbles are a new family of particle‐stabilized soft dispersed system with a soap bubble‐like air‐in‐water‐in‐air structure. Herein, stimulus‐responsive character is successfully introduced to a gas marble system for the first time using polymer particles carrying a poly(tertiary amine methacrylate) (pK_a ≈7) steric stabilizer on their surfaces as a particulate stabilizer. The gas marbles exhibited long‐term stability when transferred onto the planar surface of liquid water, provided that the solution pH of the subphase is basic and neutral. In contrast, the use of acidic solutions led to immediate disintegration of the gas marbles, resulting in release of the inner gas. The critical minimum solution pH required for long‐term gas marble stability correlates closely with the known pK_a value for the poly(tertiary amine methacrylate) stabilizer. It also demonstrates amphibious motions of the gas marbles.

Gần đây, người ta đã nhận ra rằng hiệu quả điều trị ung thư có thể bị ảnh hưởng lớn bởi một cơ chế bảo vệ nội tại gọi là tự thực bào, nhờ đó các tế bào ung thư có thể sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt như đói kém. Ở đây, một chiến lược hỗn hợp được mô tả để điều trị ung thư bằng cách ức chế cơ chế bảo vệ này nhằm tăng cường liệu pháp đói khát khối u. Liệu pháp hỗn hợp này được thực hiện bằng cách kiềm chế chuyển hóa glucose bằng một tác nhân chống glycolytic để làm cho các tế bào ung thư bị thiếu hụt năng lượng nghiêm trọng; đồng thời, dòng chảy tự thực bào phía dưới và nguồn cung cấp năng lượng bù đắp bị chặn lại bằng một chất ức chế tự thực bào là lớp nano photpho đen. Các tế bào ung thư không thể dễ dàng lấy chất dinh dưỡng của chính mình để nuôi sống, cuối cùng thất bại trước sự can thiệp y tế và tử vong vì đói. Các kết quả cả trong ống nghiệm và trong cơ thể sống chứng minh hiệu ứng hợp tác giữa chất ức chế tự thực bào và tác nhân chống glycolytic, từ đó dẫn đến kết quả chống khối u đáng chú ý. Người ta kỳ vọng rằng cách tiếp cận kết hợp này bằng cách cùng lúc chặn nguồn cung cấp dinh dưỡng ngoại vi và nội tại sẽ có lợi cho việc thiết kế các liệu pháp điều trị ung thư đặc hiệu cho khối u có hiệu quả trong tương lai.

AZD9291 có thể kéo dài thời gian sống cho bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (NSCLC) một cách hiệu quả. Tuy nhiên, cơ chế của sự đề kháng thuốc thu được của nó vẫn còn chưa rõ ràng. Nghiên cứu này cho thấy rằng cả con đường tự thực bào và con đường tín hiệu thụ thể yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 1 đều được kích hoạt trong NSCLC kháng AZD9291, và việc ức chế chúng bằng chloroquine (CQ) và PD173074 có thể đồng thời đảo ngược sự đề kháng AZD9291. Tại đây, một loại hạt nano nhạy cảm pH được đồng tải CQ và PD173074 có tên CP@NP‐cRGD đã được phát triển để đảo ngược sự đề kháng AZD9291 trong NSCLC. CP@NP‐cRGD có tỷ lệ bao phủ cao và độ ổn định tốt, đồng thời có thể ngăn chặn hiệu quả sự phân hủy của thuốc trong quá trình tuần hoàn. CP@NP‐cRGD có khả năng nhắm tới các tế bào khối u thông qua hiệu ứng thẩm thấu và giữ lại cải thiện cùng với peptide cRGD. Vỏ CaP nhạy cảm pH có thể giúp thoát khỏi lysosome và sau đó giải phóng thuốc liên tục. Sự kết hợp của CP@NP‐cRGD và AZD9291 đã làm gia tăng đáng kể tỷ lệ apoptosis, nhiều giai đoạn ngừng lại G0/G1 hơn, và giảm sự phát triển của các dòng tế bào kháng bằng cách giảm biểu hiện p‐ERK1/2 trong môi trường ống nghiệm. CQ trong CP@NP‐cRGD có thể chặn đứng quá trình tự thực bào bảo vệ do cả AZD9291 và PD173074 gây ra. CP@NP‐cRGD kết hợp với AZD9291 cho thấy khả năng tích tụ khối u đầy đủ, độc tính thấp và hiệu quả chống khối u tuyệt vời trên chuột nude. Nó cung cấp một loại hạt nano đa chức năng mới để vượt qua sự đề kháng AZD9291 cho các ứng dụng lâm sàng tiềm năng.

Liệu pháp quang nhiệt (PTT) đã nổi lên như một phương thức điều trị ung thư hứa hẹn với độ đặc hiệu cao, tuy nhiên, hiệu quả điều trị của nó bị hạn chế bởi việc thiếu các tác nhân quang nhiệt hiệu suất cao (PTAs), đặc biệt trong vùng bức xạ hồng ngoại gần thứ hai (NIR‐II). Trong nghiên cứu này, dựa trên các tấm nano FePS₃ được chiết tách từ lỏng, một PTA NIR‐II có hiệu suất cao với hiệu suất chuyển đổi quang nhiệt lên đến 43,3% đã được chứng minh, đây là một trong những giá trị cao nhất được báo cáo trong các PTA điển hình. Quan trọng hơn, các tấm nano 2D dựa trên Fe này cũng cho thấy hoạt tính xúc tác Fenton vượt trội nhờ diện tích bề mặt riêng siêu cao của chúng, đồng thời cho phép liệu pháp hóa động lực học (CDT) trong điều trị ung thư. Đáng chú ý, hiệu quả của CDT có thể được nâng cao hơn nữa nhờ hiệu ứng quang nhiệt, dẫn đến liệu pháp PTT/CDT tăng cường cho ung thư. Cả trong các nghiên cứu in vitro và in vivo đều cho thấy hiệu quả tiêu diệt khối u cao dưới sự chiếu xạ ánh sáng NIR‐II. Nghiên cứu này cung cấp một mô hình cho liệu pháp CDT và PTT trong vùng bức xạ NIR‐II thông qua một nền tảng nano 2D đơn lẻ với hiệu ứng điều trị mong muốn. Hơn nữa, với khả năng bổ sung cho hình ảnh cộng hưởng từ, chụp ảnh quang động học, cũng như tải thuốc, vật liệu 2D dựa trên Fe này có thể đóng vai trò như một nền tảng nanodiagnostic “tất cả trong một” 2D.

Việc sản xuất hydro từ điện năng táRenewable phụ thuộc vào sự phát triển của một thiết bị điện phân nước kiềm hiệu quả và, cuối cùng, phụ thuộc vào sự sẵn có của các chất điện xúc tác ổn định và giá rẻ có thể thúc đẩy phản ứng sinh oxy (OER) và phản ứng sinh hydro (HER). Thông thường, các chất điện xúc tác khác nhau được áp dụng cho HER và OER do những trung gian phản ứng và cơ chế khác nhau. Ở đây, việc tổng hợp một tấm CoP@a‐CoOx cấu trúc dị thể, bao gồm các cụm nano cobalt phosphide (CoP) tinh thể nhúng và ma trận các tấm nano cobalt oxit (CoOx) vô định hình, thông qua một quy trình kết hợp solvothermal và phosphidation nhiệt độ thấp được báo cáo. Nhờ sự hiện diện của hiệu ứng đồng hợp giữa các cụm nano CoP và các tấm nano CoOx vô định hình trong chất xúc tác, được tạo ra từ các tương tác điện tử giữa các nanointerfaces giữa các pha CoP và CoOx trong cấu trúc dị thể của nó, composite này thể hiện hoạt tính OER rất cao bên cạnh hoạt tính HER thuận lợi, tương đương với hiệu suất của tiêu chuẩn OER IrO₂ và gần giống với tiêu chuẩn HER Pt/C. Quan trọng hơn, một hoạt động điện phân nước kiềm hiệu quả và ổn định đã được đạt được bằng cách sử dụng tấm CoP@a‐CoOx làm cả catốt và anode như được chứng minh bằng việc đạt được một điện thế tương đối thấp là 1.660 V tại mật độ dòng 10 mA cm⁻² và sự gia tăng nhỏ trên 1.660 V trong 30 giờ hoạt động liên tục.

Nhờ vào nguồn tài nguyên kali phong phú và chi phí thấp, việc tìm kiếm các vật liệu phù hợp cho pin kali-ion (KIBs) đang phát triển như một lựa chọn đầy hứa hẹn thay thế cho pin lithium-ion. Tuy nhiên, các ion K có kích thước lớn và động lực chậm gây ra hiệu suất kém cho pin. Nghiên cứu này báo cáo về CoSe₂ hình thoi kim loại được chỉ thị bởi ống nano carbon N-doped như một khung linh hoạt cho anode pin KIBs có hiệu suất cao. Tính chất kim loại của CoSe₂ cùng với ống nano carbon N‐doped dẫn điện tốt sẽ tăng tốc độ truyền tải electron và cải thiện hiệu suất tỉ lệ. Khung ống nano carbon hoạt động như một xương sống để ngăn chặn sự tụ tập, neo giữ các vật liệu hoạt động và ổn định cấu trúc toàn bộ. Mỗi hạt CoSe₂ hình thoi được sắp xếp dọc theo các ống nano carbon một cách tuần tự, và không gian rỗng hình zíc-zắc có thể chứa sự mở rộng thể tích trong quá trình lặp lại, do đó tăng cường sự ổn định trong chu kỳ. Lý thuyết tính toán chức năng mật độ cũng được sử dụng để nghiên cứu quá trình thâm nhập/khai thác ion K. Cấu trúc độc đáo này mang lại dung lượng cao (253 mAh g⁻¹ ở 0.2 A g⁻¹ trong 100 chu kỳ) và hiệu suất tỉ lệ cải thiện (173 mAh g⁻¹ ở 2.0 A g⁻¹ trong 600 chu kỳ) như một vật liệu anode tiên tiến cho KIBs.

Sự xuất hiện của sự kháng kháng sinh ở vi khuẩn do sự tiến hóa của vi sinh vật dưới áp lực chọn lọc của kháng sinh và khả năng hình thành biofilm đã thúc đẩy sự phát triển của các liệu pháp kháng khuẩn thay thế. Kích thích vật lý, như một phương pháp kháng khuẩn mạnh mẽ để phá vỡ cấu trúc vi sinh vật, đã được áp dụng rộng rãi trong tiệt trùng thực phẩm và công nghiệp. Với sự tiến bộ của công nghệ nano, các chiến lược kháng khuẩn nano vật lý (NPAS) đã mang lại những cơ hội chưa từng có để điều trị các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh, thông qua sự kết hợp giữa vật liệu nano và các kích thích vật lý. Trong bài đánh giá này, NPAS được phân loại theo các chế độ kích thích vật lý của chúng, bao gồm tín hiệu cơ học, quang học, từ tính, siêu âm và điện. Các ứng dụng y sinh của NPAS trong việc chống lại các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn được giới thiệu một cách hệ thống, với trọng tâm là thiết kế và cơ chế kháng khuẩn của chúng. Các thách thức hiện tại và những triển vọng tiếp theo của NPAS trong điều trị lâm sàng các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn cũng được tóm tắt và thảo luận nhằm làm nổi bật tiềm năng sử dụng của chúng trong các môi trường lâm sàng. Các tác giả hy vọng rằng bài đánh giá này sẽ thu hút thêm nhiều nhà nghiên cứu nhằm phát triển lĩnh vực hứa hẹn này của NPAS, và cung cấp những hiểu biết mới trong việc thiết kế các chiến lược mạnh mẽ để chống lại sự kháng kháng sinh của vi khuẩn.

Phương pháp điều trị ung thư dựa trên gốc tự do đã được áp dụng rộng rãi trong điều trị ung thư. Tuy nhiên, nó vẫn gặp phải những thách thức về hiệu quả cung cấp thấp và khả năng chọn lọc kém trong việc tạo ra gốc tự do đặc biệt hướng đến các khối u. Trong nghiên cứu này, một loại silica hữu cơ cầu nối disulfide có cấu trúc rỗng mô phỏng virus được thiết kế để kẹp giữ chất dẫn xuất •C 2, 2'‐azobis[2‐(2‐imidazolin‐2‐yl) propane] dihydrochloride (AIPH), sau đó được bao bọc bởi hợp chất quang nhiệt tái chế tannic acid (TA)/Fe^III và tiếp tục được phủ bởi màng tế bào NK (tế bào tiêu diệt tự nhiên) để đạt được liệu pháp đồng thời nhiệt động–hóa động. Thiết bị phát nanogenerator này có thể đầu tiên lẩn tránh sự giám sát của miễn dịch thông qua cơ chế “bao bọc” bằng màng tế bào NK để tích tụ mạnh mẽ tại các khối u. Thú vị thay, nhiệt được kích thích từ laser NIR có thể kích hoạt sự vỡ màng tế bào NK cho hiện tượng “đảo hình” để phơi bày bề mặt giống virus, từ đó tăng cường sự tiếp nhận tế bào và đồng thời phá vỡ các liên kết azo của AIPH để tạo ra có kiểm soát •C tại chỗ. Tiếp theo, khi có sự kích hoạt của glutathione (GSH), nanogenerator phân hủy thông qua trao đổi disulfide-thiol và tạo ra hiệu quả •OH thông qua phản ứng TA-Fe^III khởi đầu bởi pH lysosome; đáng chú ý là việc tiêu thụ GSH có thể khuếch đại căng thẳng oxy hóa nhằm tăng cường liệu pháp gốc tự do bằng cách làm yếu đi cơ chế tự bảo vệ của các tế bào khối u. Có thể hình dung rằng nanogenerator mô phỏng virus bảo bọc bằng màng tế bào NK, có sự kích hoạt liên tiếp bởi NIR/GSH với sự tạo ra •C/•OH có thể cung cấp một chiến lược hứa hẹn cho liệu pháp điều trị ung thư dựa trên căng thẳng oxy hóa.