元素百科为您介绍我国学者提“生物杀菌”新概念向超级细菌宣战。不久前，世界卫生组织发表世界上最具耐药性、最能威胁人类健康的“超级细菌”列表“12强”，上“榜”的细菌被世界卫生组织认为急需开发新型抗生素来应对。这是世界卫生组织首次发布类似清单，意味着拉响了“超级细菌”警报。 什么是超级细菌复旦大学生命科学学院黄青山教授介绍说，所谓“超级细菌”，是指对几乎所有抗生素有抗药性的细菌，这种病菌的可怕之处并不在于它对人的杀伤力，而是它对普通杀菌药物——抗生素的抵抗能力。细菌是微生物的一种类型，而微生物是指个体难以用肉眼观察的一切微小生物，主要包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等。资料显示，细菌共有约4万种，目前已知的有4760种。它们个体微小、种类繁多、与人类关系密切，广泛涉及食品、医药、工农业、环保等诸多领域，有的对人类有益，有的对人类有害。世界卫生组织的有关资料显示，每年全球死于抗生素耐药的约有70万人。英国抗菌药物评估委员会估计，到2050年，全球将有1000万人遭遇抗生素耐药问题。而我国住院患者的抗生素使用率远远高于30%的国际水平，值得警惕和重视。向超级细菌宣战从弗莱明1929年发现青霉素，到1942年青霉素大规模使用，抗生素的出现帮人类解决了很多问题，作为人类健康的卫士，拯救了无数人的生命。如今，随着一个个“超级细菌”的出现，耐药细菌的阵容愈发整齐强大。世界各国也逐渐意识到，抗生素滥用以及耐药细菌的出现正成为全球共同面临的一大严峻危机。“耐药菌是极其聪明的顽强分子。”黄青山说，当人类使用了抗生素，细菌通常会通过四种途径来巧妙化解危机以求得自我生存，并变得更加顽强。第一种是抗生素外排泵机制，即细菌将抗生素当作敌人赶出去；第二种是抗生素降解酶机制，即细菌通过自己产生的降解酶将抗生素降解掉；第三种是抗生素修饰酶机制，就是在无法降解抗生素的时候，采取一种同化的方式，使抗生素对细菌不具有威胁性；第四种是自我救护机制，即当抗生素阻断细菌生命要道时，细菌能十分聪明地开辟新路线，避开抗生素的锋芒，重新打开自己的生命通道。所以，一般在一个新的抗生素上市后，往往不到两年时间就会出现新的耐药菌，且刺激细菌获得更强的生命力，从而使治疗更加困难。面对耐药细菌的猖狂进攻，人类向科学寻求手段。1964年，国际上首先发现了一种溶葡萄球菌酶。该酶能直接裂解细菌的细胞壁，作用机理不同于传统抗生素，可迅速将细菌杀灭，对静止期和繁殖期的细菌都有效。上世纪90年代初，黄青山联合中华预防医学会消毒分会常务委员陆婉英教授，率领科研团队在国内外率先提出“生物杀菌”的新概念，即用抗菌酶或抗菌肽取代部分抗生素和化学消毒剂。令人振奋的是，还在生物酶制剂研发的初级阶段，科研团队就成功救下一名术后“超级细菌”感染患者。世界各国都在积极发布国家抗耐药菌行动计划，中国也一直在积极行动。2015年8月，卫计委修订并发布《抗菌药物临床应用指导原则（2015版）》；2016年8月，14个部委联合发布《遏制细菌耐药国家行动计划（2016—2020年）》；今年2月，农业部制定了《2017年动物源细菌耐药性监测计划》。在科学界，中国工程院院士夏照帆教授领衔撰写的《我国耐药致病菌及菌群紊乱态势和防控策略研究报告》指出，在基础研究方面应探明耐药菌、耐药基因的分布流行规律，产生与传播的关键因素；在应用研究方面开发新型抗菌药，如生物新型抗菌药物、中药抗菌药；实施抗菌药物分级管理；加强兽用抗菌药及兽用饲料监管的长效机制建设。不过，近10年来，国内外新抗菌药的研发已经进入瓶颈状态，新药上市少，与临床细菌耐药性的快速上升形成了鲜明对比，从而造成某种耐药菌感染无药可用的窘境。目前多国政府、企业和科学家都越来越重视抗菌药物和耐药菌的研究，重点开发具有全新杀菌机制的能高效杀菌、安全无刺激、不易产生耐药、易分解无残留、对环境友好的新型抗菌制剂。陆婉英与黄青山的团队经过研究发现：重组溶葡萄球菌酶的抗金黄色葡萄球菌效果优于目前常用抗生素，该团队新发现的噬菌体裂解酶AB09、GK抗菌肽也有希望攻克世卫组织公布的耐药性细菌“12强”中的3强。目前，养殖场已成为耐药菌的重要发源地，动物成为耐药菌和耐药基因的重要贮库（人体病原菌60%以上来源于动物）。由中国农业科学院饲料研究所研究员王建华领衔的创新团队成功创制新型抗生素替代品——新型抗菌抗内毒素双效肽，其安全性高、抗菌性更强，具有很好的新药临床开发优势。夏照帆院士认为，不断研发新型杀菌机制的抗菌药物，遏制细菌耐药，合理使用传统抗生素是人类努力奋斗的目标。相信通过全世界科学家的努力和各国政府的积极推进，终将用科技战胜“超级细菌”。

元素百科为您介绍铝离子电池正极电极与电解液材料研究获进展。随着世界对于可再生能源开发需求的增长，电网电能存储系统的短板日益凸显。在铅酸、镍氢、锂离子等主流电池体系当中，锂离子电池综合性能最好，但是锂的储量有限，而且存在安全性隐患问题；铅酸电池虽然成本低廉，但铅有环境污染问题。因此，开发具备廉价、安全、长寿命、可快速充电的电池系统成为目前世界研究热点。 铝离子电池潜力巨大近年来，铝离子电池的出现为解决上述问题提供了新的解决方案。它利用地壳上最丰富的金属元素之一的”铝”做为电池材料，由于一个铝离子与铝原子间的转换，能够有三个电子的得失，使其理论比容量仅次于锂，具备高度开发潜力。从80年代开始，美国联信公司、美国康乃尔大学、美国橡树岭国家实验室、美国桑迪亚国家实验室、印度理工学院等单位皆陆续投入铝离子电池开发，使用石墨、氟化石墨、金属氧化物、导电高分子等材料做为正极，但皆未得到理想的放电电压(<1.7V)与足够的充放电循环(<100次)。美国斯坦福大学化学系戴宏杰院士所率领的研究群在2015年使用发泡石墨材料作为正极，离子液体作为电解液，成功开发出近30年来首个放电电压在2V，且能充放电数千次的铝离子电池，并提出完整电池反应机理，相关研究成果发表在自然(Nature)杂志（论文链接）。近期内戴院士领导的研究群针对石墨电极容量不足、电解液成本高等问题，又提出了低成本、高电容量石墨正极的新制程，同时开发以尿素为主的低成本离子液体电解液，这两者的结合让铝离子电池的产业化脚步往前迈进了一大步。相关研究成果先后发表在近日出版的《自然—通讯》(NatureCommunications)与《美国科学院院报》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences)杂志上。《自然—通讯》文中报道了一种利用天然石墨薄片作为阴极电极的铝离子电池，该电池性能表现优异，电容到达约110mAhg-1，库伦效率约为98%。在6C倍率下，电池电容为60mAh/g，超过6000次充放电循环后库伦效率约为99%。另外，通过理论计算模拟研究了氯铝酸盐离子嵌入石墨层的行为机制。《美国科学院院报》报导了使用氯化铝与尿素离子液体电解液的铝离子电池，该电池的库伦效率表现优异，能达到99.7%。在1.4C倍率下，电池容量为73mAh/g，可稳定充放电200次以上。氯化铝与尿素电解液的成本低廉，搭配天然石墨材料做为阴极，铝箔作为阳极，上述材料所构成的铝离子电池成本低，且具备优异电化学性能，让铝离子电池成为理想的电网储电系统。铝离子电池的新领域研究近期，铝离子电池为电化学储能电池领域的新研究热点，欧、美、日、韩、澳等科技发达国家皆有研究团队从事相关研究工作。在国内，包括山东科技大学的林孟昌教授、北京科技大学焦树强教授、浙江大学高超教授、江西师范大学欧阳楚英教授等研究团队也陆续在2015年后发表数篇关于石墨作为阴极材料的研究论文。这些工作厚植了铝离子电池在于科学与工程上的发展优势。目前，美国硅谷新创公司ABSystemsINC专注于铝离子电池产业化，已取得斯坦福大学铝离子电池专利的专属授权(专利申请日:1stUSprovisionalfiledonFeb28,2014;2ndUSprovisionalfiledonNov6,2014;PCTapplicationfiledonFeb27,2015)，该公司已经成功聚集国内、外多方产学研单位的资源，正全力将铝离子电池推向市场应用。

元素百科为您介绍南开大学研发联芳基化合物高效合成新方法。日前，南开大学化学学院教授叶萌春团队实现了简单芳烃和广泛使用的芳基硼酸试剂的选择性偶联反应的研究突破，克服了传统联芳基化合物生产过程中反应利用率低、成本高、环境污染严重、反应产物不可控等问题，可以方便快捷地构建各类联芳基化合物。由于芳基硼酸试剂的稳定、易得和低毒，这种催化剂控制的选择性芳基化反应有望在医药、农药和材料领域得到重要的应用。 联芳基化合物的合成方法该研究成果得到了国家自然科学基金的资助，并发表在材料与化学类龙头期刊《美国化学会志》。联芳基化合物在医药、农药、染料、新材料等领域被广泛应用。长期以来，发展简便、高效的联芳基化合物合成方法一直是有机合成研究的热点。传统合成方法存在步骤多、废物排放多等缺陷。简单芳烃原料价廉易得，且反应原子利用率高、环境污染少，通过简单芳烃碳氢键直接进行芳基化反应来构建联芳基化合物逐渐得到了更多的重视。但芳烃中的碳氢键不仅有相对惰性，难以直接反应，而且数量多，性质相近，对它们的选择性偶联是当下面临的关键难题。受以往反应底物中的一些酰胺官能团可以对反应选择性起到重要影响的启发，叶萌春研究团队大胆设想，能否将酰胺类结构作为配体引入到反应体系中，从而有效控制反应的选择性，实现催化剂控制的通用性偶联呢？经过广泛而深入的研究，团队最终发现包括N，N-二甲基乙酰胺在内的多种酰胺化合物均可以促进甲苯和芳基硼酸的高对位选择性芳基化反应，其中N,N-二甲基甲酰胺（常用有机溶剂，约30元/升）的控制效果最好。在最优反应条件下，甲苯与多种取代的芳基硼酸均能高效偶联生成联芳基化合物，且邻/间/对位选择性高达0.5/0.9/98.6，反应的收率最高达到90%。除甲苯外，其他单取代芳烃，如乙苯、异丙苯、氟苯、氯苯等，以及二取代和多取代芳烃同样适用于该体系，得到对位选择性芳基化产物，显示了该方法的广泛实用性。联芳基化合物带来新的机遇“该反应条件温和，操作简单，底物适用范围广，可以用来方便地合成各类取代的联芳基化合物。通用的催化剂控制方法不仅避免了之前诸多底物控制方法的局限性，大大拓展了反应的底物和产物范围，而且为进一步实现其他位置的选择性调控和其他类型反应的发展带来了全新的机遇。”叶萌春介绍道。