元素百科为您介绍新型膜材料可高效分离二氧化碳和氮气。高效实现二氧化碳的分离与捕集，对于减缓工业生产中温室气体的排放意义重大。近日，天津大学教授王志团队、迈克尔·盖佛教授团队与天津工业大学教授仲崇立团队合作，首次构筑了金属诱导有序微孔聚合物，用于二氧化碳和氮气的高效分离。同时实现了多孔材料膜的超薄、大面积制备，有助于推动气体膜分离技术在烟道气二氧化碳捕集领域的大规模应用。相关成果于近日发表在《自然—材料》上。 烟道气是指煤等化石燃料燃烧时所产生的对环境有污染的气态物质，其主要成分为氮气、二氧化碳和硫化物等。因可从烟道气中高效分离二氧化碳，超薄多孔材料膜可谓当前气体分离材料领域的研究热点之一。 目前，广受欢迎的多孔膜材料是金属有机骨架化合物材料（MOFs），但其在潮湿的条件下结构不够稳定，且在制备分离过滤膜的过程中，MOFs因缺乏与薄膜之间的化学桥接作用，会使得实际的过滤薄膜存在如裂纹及不均匀等缺陷，从而影响使用性能。 研究人员利用富含氨基的聚合物、含羧基和氯原子的有机小分子配体和金属离子合成了一系列界面相容性良好的金属诱导微孔聚合物，并利用这类聚合物通过界面层诱导作用实现了多孔材料膜的超薄大面积制备。 “金属诱导微孔聚合物有着纳米圆柱体形貌、单元框架结构和晶粒尺寸可控，以及在不同晶粒之间具有良好界面相互作用力等特点。”王志说。与传统多孔材料及其制备方法相比，该研究制备的多孔材料及多孔材料膜制备环境温和、制备方法简单，易于推广。 通过该方法制备的多孔材料膜具备超薄、面积大、无缺陷等优势，具有一定的耐压能力和优异的渗透选择性能，这一性能可以很好地满足国际公认的二氧化碳捕集目标。

元素百科为您介绍成都生物所等在水凝胶-弹性体复合功能材料研究中获进展。软材料由于其在生物医用、电子皮肤、柔性机器人等现代科技领域有潜在的应用价值被广泛关注。水凝胶作为软材料的一种具有高含水量、化学生物分子透过性、生物相容性以及可生物降解性等优点;弹性体则具有优异的机械性能以及在各种环境下表现稳定的性质。由于水凝胶与弹性体具有优势互补的特点，所以设计一种同时具有水凝胶与弹性体优势的材料将极大地拓宽其应用领域。一系列的水凝胶弹性体复合物通过界面结合的方式连接在一起，但存在界面结合力弱、质地不均一等缺点。通过简单的制备方法得到一种均质的水凝胶弹性体功能复合材料仍然是一大挑战。 受到自然界水蛭的启发，中国科学院成都生物研究所研究员李帮经团队与四川大学教授张晟、西南交通大学副教授黄帅合作，报道了一种制备均质水凝胶-弹性体复合材料的方法。文章选用了商品化的两亲性普朗尼克三嵌段(PEO-PPO-PEO)并在两端修饰双键，由于普朗尼克在水中能够通过疏水作用力自组装形成胶束，可作为交联点与具有疏水特性和低玻璃化转变温度的丙烯酸-2-甲氧基乙酯(MEA)进行聚合，由于两亲性普朗尼克的增溶作用，最后得到一系列质地均一的水凝胶-弹性体复合物。这一类凝胶溶胀率约为210%并且具有良好的保水性，在溶胀状态下压缩测试在85%的应变下，应力达到1.6兆帕，并且具有良好的回复性。干燥后的凝胶具有更强的机械性能，单轴拉伸测试伸长率达到500%，断裂应力为1200千帕，压缩应力在22兆帕以上。另外这类水凝胶还表现出自愈合性能。

元素百科为您介绍合成生物学研究取得进展，最逼真人造细胞问世。没有生物学家会把化学生物学家NealDevaraj及其同事在美国加州大学圣迭戈分校研制的微小“细胞”误认为是真的。与包裹人体细胞的脂质膜不同，这些仿生细胞被一层塑料（聚合丙烯酸酯）包裹着。尽管它们拥有一个含有DNA的类核室，但缺乏一种像真正的细胞核那样的膜，而且它的主要成分是黏土中发现的矿物质。 然而，未参与该研究的明尼苏达大学合成生物学家KateAdamala说，这些人工细胞已经是最前沿的了，这是“人们最接近于构建一个真正具有功能的合成真核细胞”。 就像真正的细胞一样，这些小球可以向它们的邻居发送蛋白质信号，从而引发群体行为。Devaraj团队最近在bioRxiv网站上发表的一篇预印本论文中透露，“细胞核”能与细胞的其他部分进行对话，释放能激发蛋白质合成的RNA。这个人工细胞核甚至可以对来自其他模拟细胞的信号作出反应。“这可能是合成生物学本年度最重要的论文之一。”Adamala说。 一直以来，合成生物学家对人造细胞有很大的梦想。与更简单的合成结构相比，例如已经在体内运输某些药物的脂质体，人造细胞可能对环境更敏感，并能执行更多种类的工作。未来，人造细胞可以更精确地将药物输送到目标、追踪癌细胞、检测有毒化学物质，或者提高诊断测试的准确性。而相互作用的合成细胞阵列可以形成能感知和适应环境的人工组织和智能材料。 此外，科学家在努力设计细胞复制品的同时，可能也会更多地了解生命是如何起源并克服一些同样的工程挑战。但单独完成细胞的某些功能——如制造蛋白质和复制DNA——是不够的。Devaraj说：“如果要开发合成材料，我们需要各个单元的合作。”研究人员已经设计出可以通过交换糖和过氧化氢等相对较小的分子进行相互交流的合成细胞。然而，Devaraj指出，人体中的许多分子信号，包括胰岛素和激活免疫细胞的细胞因子，都是蛋白质，而且通常要大得多。 为了制造一种更像细胞的细胞模拟物，Devaraj和同事远离大自然。该研究合作者、加州大学圣迭戈分校合成生物学家HenrikeNiederholtmeyer说，最新的人造细胞“看起来有点像自然细胞，但它们完全是由人工材料制成的”。研究人员使用了一种带有微观流体通道的硅片挤压含有DNA、黏土矿物和单个丙烯酸酯分子等原材料的微小液滴。研究人员还利用紫外线和化学处理促使每个液滴周围形成多孔膜。与此同时，Devaraj表示，液滴内的矿物质和DNA凝结成一种具有软性隐形眼镜质感的凝胶，制出了细胞核的一个版本。 结果是制出一个具有新通信能力的细胞复制品。在一些实验中，Devaraj团队在细胞核中植入了编码绿色荧光蛋白的DNA。他们还安装了一个陷阱捕捉绿色荧光蛋白分子。研究人员在人造细胞周围的液体中加入酶和其他合成蛋白质的必要物质，如核糖体，并将它们打开。这种分子机制穿过多孔膜，读取细胞核中的遗传信息，并引发绿色荧光蛋白的合成。 研究结果显示，与真正的细胞一样，这些细胞模拟物可以与附近细胞进行交流，并刺激它们产生蛋白质。 这些人造细胞还显示出另一种类似生命的属性——群体感应，即当细胞数量足够多时，它们的行为就会发生变化。研究人员在测试含有不同密度细胞模拟物的溶液时发现了这种能力。 这些细胞模拟物很坚固，在冷冻两年后仍然完好无损。它们的耐用性可能使它们成为良好的环境传感器——这是研究人员正在探索的几种结构应用之一。Devaraj和同事还希望这些或其他合成细胞具有生长和分裂的能力。 英国伦敦帝国理工学院生物工程师YuvalElani对这种人造细胞印象深刻。“使用这些非生物成分的想法非常强大。”但他指出，如果这些人造成分被证明与其他研究人员正在开发的构成人造细胞的“天然”成分不兼容，那么它也可能成为一个缺陷。