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国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)近日公布了2022年度IUPAC“十大化学新兴技术”,这是自2019年以来的第四届。该倡议的主旨是利用新兴化学技术为现实世界遇到的挑战提出变革性、可持续性的解决方案,并提高个人、社会的共同幸福指数。为应对最近全球的气候变暖,新冠疫情肆虐以及战争导致的油价飞涨,今年的技术主要集中于创新的医疗技术和高效的能源。
2022年十大化学新兴技术分别是:
钠离子电池
纳米酶
气凝胶
基于薄膜的荧光传感器
纳米粒子巨型文库
纤维电池match
液体太阳能燃料
纺织品显示器
使用SNA的合理疫苗
支持VR的交互式建模

图1 2022年IUPAC评选十大化学新兴技术示意图
纳米酶在其中被描述为“结合天然和人工催化的力量”,它是一种能模拟天然酶特性的纳match米材料。与仅在特定温度和pH范围内保持有效的天然酶不同,纳米酶可以承受广泛的不同环境条件,并进行持久、安全和稳定的储存。由于纳米酶可以在实验室中按需设计,在稳定性、可回收性和成本等多个方面具有显著优势。化学家通过附着各种分子来改变纳米酶的性质,超越经典的催化能力并拓宽纳米酶的适用范围。纳米酶的多功能性等特性使其可用于生物分析、诊断、治疗、传感、水处理等等。
其中,IUPAC认为最具发展前景的应用之一是新型即时诊断。纳米酶的应用特性,例如负担得起的、敏感的、具体的、用户友好的、快速的、无设备,都满足世界卫生组织(WHO)对于护理设备的要求。另外,纳米酶在传统的电化学、荧光、比色和免疫测定皆可使用,并提供小型化和长期稳定的特点。此外,纳米酶具有良好的生物相容性,可确保安全集成到医疗保健应用中,包括生物成像和病原体检测。

图2 纳米酶示意图
此外,纳米酶也被应用于治疗领域。纳米酶能通过催化消除活性氧和活性氮物种,从而治疗衰老、炎症、不孕症、神经退行性疾病和癌症。研究者使用纳米酶对所有这些问题进行实验,验证其有一定的治疗效果,并且实验结果表明纳米酶还促进了干细胞的生长,这对于组织工程和其他疗法很有帮助。
除生物医学外,纳米酶已成为水处理和污染物去除的有效解决方案。纳米酶净化水的优势之一在于基于其磁性的铁基纳米酶的可回收性。净化污染介质后,很容易用磁铁从溶液中提取纳米酶,以进行后续处理和再利用。研究者还设计了基于金、铈、铂和汞纳米酶的逻辑门,对计算机的小型化有促进作用。纳米酶可以解决天然和人工酶的一些问题,可能很快成为许多不同应用中有吸引力的替代品。
2022年,IUPAC参加了国际基础科学促进可持续发展年(IYBSSD)的庆祝活动,这是一项联合国决议,旨在重申和强调基础科学(其中包括化学)对于到2030年实现可持续发展目标的重要性。他们认为包含纳米酶在内的十项技术重塑了从储能和材料科学到药物发现和教育的整个领域,再次展示了化学为科学领域和日常生活的基本方面提供的巨大贡献。
关于IUPAC:IUPAC是一个中立和客观的科学组织,由来自工业界和学术界的化学家于1919年成立,他们认识到化学国际标准化的必要性。IUPAC以基础科学和以任务为导向的联盟的双重功能服务于国际科学事业。该联盟在为中央跨学科化学科学做出贡献方面处于独特的地位。加强国际化学,努力激发学术和工业研究的高标准卓越性和相关性,促进化学对社会和全球问题的服务,这些是塑造IUPAC面向21世纪活动的愿景。
撰稿:磨东泽
审阅:程远
编辑:杜江
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