量子点荣获2023年诺贝尔化学奖

自20世纪80年代初科学家阿列克谢-埃基莫夫 (Alexei Ekimov)、路易斯-布鲁斯 (Louis Brus) 和亚历山大-埃弗罗斯 (Alexander Efros) 发现量子点 (QDs) 以来，这项技术迅速发展成为了范围广泛、影响深远的各种应用。 通往诺贝尔奖的道路上遍布着诸多关键的里程碑 (如图1)，而他们坚持不懈、不断进取的精神终于得到了诺贝尔奖委员会的认可。

这些半导体量子点纳米晶体 (如硒化锌/硫化锌、砷化铟镓、碘化铯铅钙钛矿或石墨烯) 革命性地改变了图像的显示方式 (如高亮度LED显示屏)，提高了色彩精度和能效。 2013年推出的商用量子点电视就是一个很好的例证。

量子点的尺寸依赖性荧光也在推动可再生能源的进步与发展，尤其是在太阳能电池方面。 量子点可在室温条件下于胶体溶液中可持续地产生，这使得其应用更加的多样化，适应性更强，例如可用于光催化制氢或减少有机污染物等方面。 它们在生物医学成像方面亦有应用，是精准给药和诊断癌症等疾病的重要工具。

量子点技术的影响仍在持续地扩大。量子点发光二极管、铁磁粒子检测、光电导体和光电探测器等技术的发展，以及量子点激光器和量子计算机的巨大应用潜力，都彰显了量子点对科学与技术发展的日新月异的影响。

通往诺贝尔奖的道路是漫长的，但随之而来的机遇和影响却是深远的。 如今，纳米医学领域的新兴研究正在重塑多个相关领域，如药物递送、诊断，以及生物医学成像、消费性电子产品、可持续能源乃至未来会有更多的可持续催化的机会。   

哪些科学发现是尚未获得诺贝尔奖的遗珠？

每到诺贝尔奖颁奖季，不仅学术界跃跃欲试，我们也总会兴奋地预测，集体讨论各大奖项会花落谁家。 今年我们将采取一种不同的方式来迎接诺贝尔颁奖季，请各位科学家谈谈，哪些发现尚未获得这一殊荣的科学发现让他们最为惊讶。 诚邀大家加入我们在 LinkedIn 上的对话，一起回顾那些尚未获得诺贝尔奖的最杰出、最具影响力的科学突破。 这些理念从纳米分子到各类生物活性分子，对化学、生物和医学领域都有影响。 我们即将在 LinkedIn 上发起投票，揭示我们对尚未获得诺贝尔奖且最被忽视的发现的相关见解，欢迎加入对话并参与投票。

OLED如何点亮诺贝尔奖

如今，OLED无处不在，应用场景包括手机、媒体播放器、便携式游戏机、照明，甚至汽车收音机。 这项技术归功于邓青云和Steven Van Slyke，1987年这两位化学家就职于伊士曼柯达公司时率先推出了第一台实用的OLED设备。 这为新一代显示技术的跨行业发展开辟了道路。

有机发光二极管 (OLED) 是一种发光二极管 (LED)，其电致发光层是响应电流发光的有机化合物薄膜。 该有机层位于两个电极之间，通常至少有一个电极是透明的。 由于它们的重量较轻，可以组装到柔性塑料衬底上获得更好的图像质量，也可以用喷墨打印机打印到任何合适的衬底上。

自1987年邓博士和Van Slyke推出首款实用设备以来，美国化学文摘社 (CAS) 已收录了113,000多篇OLED在多个应用领域中的文献。这30,000篇期刊文献和80,000项专利表明了OLED在技术发展中的核心重要性。

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金属有机框架材料获得诺贝尔奖的理由

长期以来，通过简单的分子砌块自组装来构建复杂、可调、多孔的材料结构一直难以实现。 然而，自 20 世纪 90 年代Omar M. Yaghi和藤田诚 (Makoto Fujita) 首次发现金属有机框架 (MOF) 以来，MOF已被证明是一种颇具前景的解决方案。 通过将金属原子或团簇 (如Zn或Cu) 与有机化合物 (如羧酸盐或咪唑酸盐) 进行连接，MOF具有传统多孔材料不具备的精确控制的刚性纳米结构和化学功能化。

通过改变金属和有机分子砌块的性质以及制备方法 (如溶剂热合成法或水热合成法)、有机溶剂、表面积、吸附性以及电子、磁性和发光性能， 可以对MOF进行微调，从而实现广泛应用。 MOF最初是用于气体捕获、分离、储存 (如氢气、二氧化碳和氧气) 和多相催化的有前途的材料，现已被用作生物传感器和生物成像材料、药物递送系统、客体分子的结合与消除、海水淡化或水处理，甚至半导体和铁电体的应用。

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合成DNA揭开生命的奥秘

诺贝尔奖至今尚未授予DNA的化学合成，属实令人惊讶。因为它将DNA的合成从高度专业化的前沿探索转变为广泛应用于研究、诊断及法医领域的工具。 这一突破极大地推动了生物学研究，助力生物科技行业的发展。 Marvin H. Caruthers开发了以磷酸酰胺合成DNA的方法，可有效、准确地将核苷酸组装成短链DNA，助力新型生物制药的基因工程、法医DNA指纹识别和人类基因组计划。 如今，科学家将其用于生物医学研究的诸多领域，包括基因测序、药物和疫苗的开发、疾病诊断以及病原体检测 (如COVID-19检测)。 这项技术对于其他生物医学技术的发展也至关重要，比如聚合酶链式反应，用于扩增DNA以进行更详尽的研究。

自Caruthers开发这些工具以来，CAS已收录超过80,000篇与DNA合成相关的文献。 CAS收录了243篇Caruthers博士撰写的论文，其中包括30多项专利。 目前，将该技术公之于众的开创性基础研究论文 脱氧核苷亚磷酰胺—脱氧多核苷酸合成的新型关键中间体”(Deoxynucleoside phosphoramidites—A new class of key intermediates for deoxypolynucleotide synthesis) 已被引用超过3,400次。

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肠道微生物组研究进展正重塑未来医学格局

近年来，有关肠道微生物组的研究呈指数式增长，其中粪便菌群移植 (FMT) 是这方面研究的前沿。 FMT有助于科学家们了解微生物组与人类健康之间复杂的相互作用，探索肠道细菌如何影响各项身体机能，如消化代谢、免疫系统乃至心理健康。 FMT研究最突出的贡献之一是在治疗胃肠道疾病方面的应用，如复发性艰难梭菌 (Clostridioides difficile) 感染。这通常是一种致命的细菌感染，且患者可能会对传统抗生素产生耐药性。 通过FMT引入各种健康的肠道菌群，可以帮助恢复受体肠道内的微生物平衡，减轻症状，促进康复，以及应对日益严重的全球性健康问题——抗生素耐药性。

尽管FMT主要与肠道相关疾病有关，但其潜在的应用范围并不止于消化系统。 研究人员正在探索FMT在治疗炎症性肠病 (IBS)、克罗恩病、溃疡性结肠炎、肥胖症、过敏症、自身免疫性疾病，甚至帕金森病和抑郁症等神经系统疾病中的应用。

FMT的历史可以追溯到公元4世纪。自2013年美国食品药品监督管理局批准其用于治疗复发性和难治性艰难梭菌 (C. difficile) 感染以来，FMT一直备受推崇。 过去5年中，CAS收录了400多项关于FMT的发明及其方法学的专利，以及5,000多篇相关期刊文献。 这些突破性发现正在重塑我们对于微生物群对人体健康影响的认知。 粪菌群移植研究是医学创新如何从非常规来源诞生，进而挑战传统治疗方法的一个典型示例。

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树枝状大分子、纳米科学和超分子化学研究准备好获诺贝尔奖了吗？

由于药物向来有溶解性差、毒性高或稳定性问题，导致其许多关键功效无法实现。 然而，使用树枝状大分子作为药物递送载体，许多问题迎刃而解。

树枝状大分子是从一个核心开始，然后是重复分支点的支化聚合物。 它们的尺寸可调，可与细胞膜相互作用，而且内部结构稳定，是递送活性药物的理想材料。 树枝状大分子的合成具有挑战性，且不具有成本效益，但它们的各种应用潜力仍然推动着这一研究的发展。

Didier Astruc博士建立了树枝状大分子的系统化合成方法，然后利用过渡金属纳米粒子 (即金纳米粒子) 进行功能化。 这项研究克服了树枝状分子的合成障碍，并基于低催化剂负载量和高催化效率推动了树枝状分子催化化学的可持续性。 在这项研究的基础上，利用嵌入金属纳米粒子的树枝状大分子进行可持续催化，减轻我们的能源消耗，并提高下一代的可持续发展能力。

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诺贝尔奖实至名归：超越COVID的mRNA疫苗

全球大部分国家/地区已经见证了mRNA对新冠疫苗的作用，也许是时候表彰 Katalin Karikó博士和Drew Weissman博士在修饰核苷抑制RNA免疫原性方面的突出贡献以及他们在信使RNA方面的开创性研究了。

通常，自然状态的mRNA分子在注射到体内后会被迅速破坏、极易引起发炎，且不能使细胞生成足够的病毒蛋白来触发免疫反应。 Karikó和Weissman经过多年的实验发现了一种修饰的mRNA， 其中尿苷被N1-甲基假尿苷 (m1Ψ) 取代。 正因有了这一发现，mRNA可用于高效疫苗开发平台。 假尿苷取代可以使修饰的mRNA躲避免疫系统的识别，保持更长时间的活性，从而进入靶细胞产生对抗疾病的抗原。

mRNA平台化开发速度比传统疫苗平台快得多，而且传统疫苗平台可能需要蛋白质纯化或病毒灭活。mRNA平台的开发速度对于治疗其他疾病和未来爆发的疾病 (如癌症、免疫疾病) 和遗传疾病至关重要。

CAS收录了Karikó博士和Weissman博士撰写的500多篇论文及50项专利，其中包括7项联合专利。 辉瑞/BioNTech和莫德纳已获得其新冠疫苗核苷修饰RNA的联合专利许可。

被引用次数最多的文献包括：

• Suppression of RNA recognition by toll-like receptors: The impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA, Immunity (2005), 23(2), 165-175. 引用次数超过 1900 次。
• Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability.  Molecular Therapy (2008), 16(11), 1833-1840. 引用次数超过 1400 次。
• mRNA Is an Endogenous Ligand for Toll-like Receptor 3, Journal of Biological Chemistry (2004), 279(13), 12542-12550. 引用次数超过 1200 次。

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