什么是神经传递？神经元是中枢神经系统(CNS)细胞，通过称为神经传递的过程接收和传递电化学信号。神经元的解剖结构专门用来接收和发送来自邻近细胞的信息。神经元轴突发送信号，树突接收来自其他细胞的信息。神经元根据其释放的信号类型分为兴奋性或抑制性。这些信号可以使目标神经元超极化或去极化。其他有助于神经元分类的特征包括极性、形态、解剖位置、蛋白质表达谱和信息的定向流动。什么是神经递质，他们的作用是什么？来自神经元和神经外系统的神经传递通过一系列细胞内事件来介导电信号的传播。两个细胞之间的细胞外空间是突触，因此信号的来源是突触前细胞，接收神经元是突触后细胞。神经递质是在突触后膜上产生兴奋性或抑制性反应的信号分子，从而传播或阻止动作电位。神经递质可分为小分子或神经肽。小分子神经递质的合成发生在局部-轴突末端内，而神经肽比小分子大得多，因此是在细胞体内合成的。氨基酸l谷氨酸是中枢神经系统中最常见的神经递质，在大脑中广泛表达，本质上是兴奋性的，在记忆和学习中起着重要作用lGABA(γ-氨基丁酸)-一种具有广泛功能的抑制性神经递质，包括调节焦虑。l天冬氨酸-一种在脊髓腹侧表达的兴奋性神经递质一元胺多巴胺-一种神经调节神经递质，已知在情绪和成瘾中发挥作用，但在控制姿势和运动中也起着重要作用。大脑中多巴胺表达的减少与帕金森病的肌肉功能障碍有关。l血清素-一种抑制性神经递质，可以稳定情绪，调节睡眠周期。l去甲肾上腺素-肾上腺释放的兴奋性神经递质，以增加警觉性。焦虑与极高水平的去甲肾上腺素有关。l肾上腺素(肾上腺素)-一种兴奋性神经递质，通过增加心率和血压刺激身体的“战斗或逃跑”反应。l组胺-参与炎症反应和血管扩张的兴奋性神经递质。多肽神经肽Y-一种抑制性神经递质，在脂肪形成、饱腹感和血管收缩中起作用。生长抑素-在消化系统和下丘脑产生的抑制性神经递质，功能抑制胰岛素和胰高血糖素的分泌。其他神经递质ATP-重要的中介在神经元和神经胶质细胞信号通过增加突触后信号传输的速度。腺苷-ATP的降解产物，抑制乙酰胆碱的释放和增加cAMP;在缺氧、缺血和神经炎症的情况下具有神经保护作用。乙酰胆碱-一种兴奋性神经递质，在肌肉功能中起关键作用。一氧化氮-氧化自由基，是一种有效的血管扩张剂，并有能力诱导乙酰胆碱，儿茶酚胺和其他神经递质的释放。神经传递是如何发生的?神经递质的释放依赖于细胞内电压的变化——这是由突触前细胞中的配体和门控离子通道介导的。细胞的去极化导致动作电位通过整个轴突传播。在突触前末端，钙内流刺激神经递质囊泡的细胞外释放。穿过突触后，神经递质与树突上的突触后受体结合，并产生兴奋性或抑制性反应。​​​​​​​在动作电位的作用下，突触前细胞利用离子通道和ATP依赖转运体的作用进行再极化。神经传递通过突触间隙中的神经递质酶降解、转运体介导的循环到其原始轴突末端或转运体介导的星形细胞摄取而终止。

动力电池是电动汽车的关键部件，其性能直接决定了电动车的续航里程、环境适应性等关键参数。当前主流动力电池为锂离子电池，具有能量密度高、体积小、无记忆效应、循环寿命长等优点，但仍然存在续航里程不足的问题。电极材料决定了电池的能量密度，电极材料中的电解液更是被称为电池的“血液”，在锂离子电池中，主要作用是输送锂离子并在正负极界面形成固体电解质膜。锂离子电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三类物质组成。锂盐是锂离子电池电解液的重要组成部分，在很大程度上决定着电池的功率密度、能量密度、循环及安全性能[1]。锂盐的选择标准锂盐的种类众多，往往需要根据特定体系需求进行选择。一般来说，优质的锂盐有如下要求：（1）保证电解液高离子电导率。有较小的缔合度，易于溶解于有机溶剂；（2）能形成稳定低阻抗SEI膜。有利于提升电池的循环性能；（3）化学稳定性好。不与电极材料、电解液、隔膜等发生有害副反应；（4）成本低。制备工艺简单，无毒无污染。常见的锂盐及其适用范围图1：常见锂盐及其结构式六氟磷酸锂：LiPF6LiPF6是应用最广的锂盐。LiPF6的单一性质并不是最突出，但在碳酸酯混合溶剂电解液中具有相对最优的综合性能。LiPF6有以下突出优点：（1）在非水溶剂中具有合适的溶解度和较高的离子电导率；（2）能在Al箔集流体表面形成一层稳定的钝化膜；（3）协同碳酸酯溶剂在石墨电极表面生成一层稳定的SEI膜。但是LiPF6热稳定性较差，易发生分解反应，副反应产物会破坏电极表面SEI膜，溶解正极活性组分，导致循环容量衰减。四氟硼酸锂：LiBF4LiBF4是常用锂盐添加剂。与LiPF6相比，LiBF4的工作温度区间更宽，高温下稳定性更好且低温性能也较优。二草酸硼酸锂：LiBOBLiBOB具有较高的电导率、较宽的电化学窗口和良好的热稳定性。其最大优点在于成膜性能好，可直接参与SEI膜的形成。二氟草酸硼酸锂：LiDFOB结构上LiDFOB是由LiBOB和LiBF4各自半分子构成，综合了LiBOB成膜性好和LiBF4低温性能好的优点。与LiBOB相比，LiDFOB在线性碳酸酯溶剂中具有更高溶解度，且电解液电导率也更高。其高温和低温性能都好于LiPF6且与电池正极有很好相容性，能在Al箔表面形成一层钝化膜并抑制电解液氧化。双三氟甲磺酰亚胺锂：LiTFSI LiTFSI结构中的CF3SO2–基团具有强吸电子作用，加剧了负电荷的离域，降低了离子缔合配对，使该盐具有较高溶解度。LiTFSI有较高的电导率，热分解温度高不易水解。但电压高于3.7V时会严重腐蚀Al集流体。双氟磺酰亚胺锂：LiFSILiFSI分子中的氟原子具有强吸电子性，能使N上的负电荷离域，离子缔合配对作用较弱，Li+容易解离，因而电导率较高。二氟磷酸锂：LiPO2F2 LiPO2F2具有较好低温性能，同时也能改善电解液的高温性能。LiPO2F2作为添加剂能在负极表面形成富含LixPOyFz和LiF成分的SEI膜，有利于降低电池界面阻抗提升电池的循环性能。但是LiPO2F2也存在溶解度较低的缺点。下一代锂盐材料目前，在锂盐方面的努力，包括开发新的锂盐和两个或多个锂盐的联合作用，都致力于改善电池性能。电解质类型提供了更多的可能性，因为一些锂盐已经被彻底研究。有必要进一步了解锂盐、溶剂和其他添加剂的兼容性和特性。图2：（a）混合锂盐电解液的发展历程；（b）混合锂盐功能分类Cui等人在最新文章中详细阐述由LIBs和其他电池（如LMBs、Li-S电池、固态锂电池）详细分类的混合盐电解质的发展（图2a），同时也考虑了电解液溶剂的研究进展[2]。研究表明锂离子电池混合盐电解质可以在提高电池的热稳定性（安全性）、抑制正极集流体铝箔的腐蚀、提高电池的高低温性能、提高电池的耐腐蚀性、在两侧电极上形成良好的界面层，保护锂金属负极，实现高离子导电性等多个方面均可取得较好效果（图2b）。参考文献：[1]ZhangSS.Areviewonelectrolyteadditivesforlithium-ionbatteries[J].JournalofPowerSources,2006,162(2):1379-1394. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.07.074[2]XuG,ShangguanX,DongS,etal.FormulierungvonElektrolytenmitgemischtenLithiumsalzenfürLithium‐Batterien[J].AngewandteChemie,2020,132(9):3426-3442.http://dx.doi.org/10.1002/ange.201906494

在过去的几十年里，磁性纳米颗粒（MNPs）越来越多地用于分离和区分生物分子，这也是目前大多数分子诊断程序的基础。MNPs的大小、形态和分散性赋予了它们对生物分子的特异性、亲和力和结合能力。磁性纳米颗粒在DNA分离中的应用许多分子方法（如PCR、实时PCR和测序）应用于微生物检测的先决条件是从复杂混合物中分离出高质量的DNA。然而，由于这种复杂混合物中经常存在细胞或其他污染物，分子生物学中使用的许多反应和技术将受到干扰。DNA提取的经典方法是结合细胞裂解，通过一系列沉淀和离心步骤去除细胞污染物和细胞外成分。然而，这一过程需要添加有害化学物质，而且很难实现自动化。在70年代末，研究人员发现二氧化硅作为吸附剂是DNA分离的理想选择，然后它成为了目前大多数DNA分离试剂盒的基础原料。这一发现也使分离过程易于自动化。如今，用于从多种生物样品中分离DNA的商业试剂盒使用二氧化硅涂层的磁性颗粒。最近，两种不同类型的超顺磁性纳米颗粒已被成功应用于从海洋样品中分离鞭毛藻DNA，以收集可用于检测有毒物种的PCR准备DNA。其中一种纳米颗粒被二氧化硅包覆，平均粒径为150nm，另一种纳米颗粒含有琼脂糖衍生物，以二乙基氨基乙基（DEAE）基作为支撑材料。当这些材料应用于下游PCR反应时，DNA产率和扩增结果令人满意，表明它们是基于固定化硅质树脂和超顺磁性聚合物颗粒的商用试剂盒的有效替代品。此外，相关实验还表明，二氧化硅包裹的纳米颗粒在从那些用卢戈氏碘液固定的样品中提取DNA时具备最佳产率。Saiyed等人将可磁化固相支撑（MSPS）技术应用于生物领域，发现使用磁性纳米颗粒从所有样品中分离出的DNA的质量和产率高于传统的DNA提取程序。在含有0.5μgml-1溴化乙啶的0.8%琼脂糖凝胶中电泳后，对DNA的产率进行了量化，并使用凝胶记录系统通过紫外透照器进行了可视化。从图1中可以看出，使用磁性纳米颗粒作为固体载体，琼脂糖凝胶中回收的DNA平均产率为80%（80±5%），而采用苯酚萃取和自旋柱法获得的DNA平均产率在50-60%之间。图1：（a）用磁性纳米颗粒对从人血细胞中分离的基因组DNA进行琼脂糖凝胶电泳。通道：1=DNA分子量标记（λ噬菌体DNA/HindIII消化）；2-4=从人血细胞中分离的基因组DNA（23kb）（从含有分离DNA的试管中装入等量）；（b）琼脂糖凝胶洗脱提取DNA的琼脂糖凝胶电泳。通道:1=DNA分子量标记（λ噬菌体DNA/HindIII消化）；2=用磁性纳米颗粒作为固相吸附剂洗脱DNA；3=用苯酚萃取法洗脱的DNA；4=用玻璃棉自旋柱法洗脱DNA对于DNA测序，基于DNA在高盐浓度和PEG下与羧基包覆的超顺磁颗粒表面结合的原理，相关研究者开发了一种名为固相可逆固定化（SPRI）的DNA分离程序。这一技术显示了磁颗粒技术在自动化、高样品通量和降低成本方面的巨大潜力。目前，SPRI已成功应用于自动化系统，每天可以低成本处理数千个样品。磁颗粒技术的另一个应用是开发用于DNA杂交实验的基于超顺磁性纳米颗粒的纳米传感器。这一应用可以被进一步改进用于设计生物相容性磁性纳米传感器，这种纳米传感器可以在低飞摩尔范围内灵敏地检测特定的mRNA、蛋白质、酶活性和病原体。磁性纳米颗粒在RNA分离中的应用那些市售的RNA分离试剂盒一般基于以下两种策略:1）在4M硫氰酸胍和0.1Mβ-巯基乙醇中均质，然后乙醇沉淀;2）使用硫氰酸胍和苯酚-氯仿混合物的快速分离程序。然而，在提取过程中仍然存在处理时间长、样品通量大和RNA降解等问题。磁性分离技术已经显示出其改善RNA分离性能的潜力，包括减少纯化时间、RNA降解和成本。通常情况下，第一步是通过将二氧化硅包覆的磁珠直接添加到均质样品中来纯化核酸。接下来的洗涤步骤是从磁珠和结合的核酸中去除蛋白质和盐类，然后加入DNase去除基因组DNA。最后，用低盐缓冲液洗脱纯化后的RNA。这种RNA的质量通常比较高，可以用于实时RT-PCR和微阵列（图2）。图2：（A）羧基包裹MNPs的透射电镜图像；（B）利用MNPs从MDA-MB-231细胞中分离mRNA。通道1:RNeasyMiniKit分离的RNA；通道2：用50μgMNPs分离的mRNA；通道3：100μg MNPs分离的mRNA；通道4：200μgMNPs分离的mRNA；（C）PCR产物琼脂糖凝胶显示b-actin扩增。通道1：DNA标记；通道2和通道3：分别从200μg和100μgMNPs分离的mRNA中提取b-肌动蛋白。mRNA的分离涉及mRNA的polyA序列与共价连接到固体载体上的oligo（dT）序列之间的特异性互补杂交。在这种情况下，基于磁的分离技术也显示出提高产量、减少纯化时间和成本的能力。将Oligo（dT）包覆的磁珠装入裂解物样品中，Poly（A）mRNA将在孵育过程中被这些磁珠捕获。然后，将磁珠-mRNA复合物洗涤以丢弃所有未结合的分子。最后，mRNA将被洗脱或直接用于下一个实验。参考文献1.Saiyed,Z.M.,Ramchand,C.N.,&Telang,S.D..(2008).IsolationofgenomicDNAusingmagneticnanoparticlesassolid-phasesupport.JournalofPhysics:CondensedMatter,20(20),204153.10.1088/0953-8984/20/20/2041532.Magnani,M.,Galluzzi,L.,&Bruce,I.J..(2006).Theuseofmagneticnanoparticlesinthedevelopmentofnewmoleculardetectionsystems.JNanosciNanotechnol,6(8),2302-2311.https://doi.org/10.1166/jnn.2006.5053.Sarkar,T.R.,&Irudayaraj,J..(2008).Carboxyl-coatedmagneticnanoparticlesformRNAisolationandextractionofsupercoiledplasmidDNA.AnalyticalBiochemistry,379(1),130-132.https://doi.org/10.1016/j.ab.2008.04.016