Materials：2022 年 10 月文章精选 | MDPI 编辑荐读

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本期编辑荐读为您精选了 Materials 期刊 2022 年 10 月的优质文章，内容涵盖生物传感器的制备和应用、太阳能电池的合成与表征、超表面的建筑材料的开发、介孔二氧化硅、智能无损检测和纳米点动力学的理论研究等热门话题。希望能为相关领域的学者提供参考和新的思路，欢迎阅读。

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01

Gold-Nanoparticle-Coated Magnetic Beads for ALP-Enzyme-Based Electrochemical Immunosensing in Human Plasma

金纳米颗粒包覆磁珠用于人血浆中 ALP 酶基的电化学免疫传感

Seong-Eun Kim et al.

https://www.mdpi.com/1865492

AuNP-MB 复合物的制备和电化学免疫分析原理图。

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本文制备了一种用于生物检测的简单、灵敏的 AuNP 包覆磁珠 (AuNP-coated Magnetic Beads, AMB) 基的电化学生物传感器平台。本研究成功地利用生物素-链霉亲和素偶联法制备了 AuNP 共轭磁性粒子。采用扫描电子显微镜、能量色散 X 射线分析和紫外可见光谱对纳米配合物的形貌和结构进行表征。此外，利用循环伏安法研究了 AuNP-MB 对碱性磷酸酶 (ALP) 的电化学信号增强作用。作者用氧化铟锡 (Indium Tin Oxide, ITO) 电极对制备的 AuNP-MB 复合物进行了基于 ALP 的电化学 (Electrochemical, EC) 免疫分析。捕获抗体的浓度通过生物素-抗生物素蛋白结合在 AMB 复合物上得到了很好的优化。最后，通过免疫反应验证了所开发的 AuNP-MB 免疫分析平台与细胞外囊泡 (Extracellular Vesicle, EV) 检测的关系，结果显示在人血浆中的多形胶质母细胞瘤衍生的 EVs (108 粒子/mL) 上存在 EGFR 蛋白。由此可见，在 AuNP-MB 上基于信号增强 ALP 的 EC 生物传感器作为免疫分析平台具有良好的应用前景，这也揭示了生物传感器在生物环境免疫分析中的潜在应用价值。

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原文出自 Materials 期刊

Lee, S.-E.; Jeong, S.-E.; Hong, J.-S.; Im, H.; Hwang, S.-Y.; Oh, J.K.; Kim, S.-E. Gold-Nanoparticle-Coated Magnetic Beads for ALP-Enzyme-Based Electrochemical Immunosensing in Human Plasma. Materials 2022, 15, 6875.

02

Experimental and Computational Studies on Bio-Inspired Flavylium Salts as Sensitizers for Dye-Sensitized Solar Cells

仿生黄酮盐作为染料敏化太阳能电池敏化剂的实验和计算研究

Iulia Păușescu et al.

https://www.mdpi.com/1872752

DSSC 的示意图。

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本文通过计算和实验相结合的方法，合成了六种新型仿生黄酮盐，并对其在染料敏化太阳能电池 (Dye-sensitized solar cells, DSSC) 中的应用进行了研究。作者通过 FT-IR、UV-Vis、NMR 光谱和 LC-MS 光谱技术对这些化合物进行了表征；通过紫外可见光谱研究了黄酮染料的 pH 依赖性光致变色性能，发现它们与花青素在 pH 变化时遵循相同的化学反应网络；采用密度泛函理论和时变密度泛函理论研究了染料的结构和电子性能。几何优化计算表明，不论品种、黄酮阳离子或醌碱基，所有染料均呈平面几何形状。作者通过计算染料的 HOMO 和 LUMO 能量、光捕获效率、电子注入的自由能变化和自由能变化再生，对黄酮类和醌类碱形式的染料的光伏性能进行了评价。MO 分析表明，所有染料在激发后都能向 TiO₂ 的导带注入电子，氧化还原耦能使氧化染料再生。对电子注入自由能变化的研究结果表明，醌式碱的电子注入半导体比黄酮离子更有效。自由能变化再生值表明，氧化还原电解质可以很容易地再生所有染料。本文还进行了偶极矩分析，以黄酮基和醌基两种染料为基础组装 DSSCs，通过测量开路电压、短路电流密度、填充系数和能量转换效率来评价其光伏性能。实验和计算结果表明，醌型 DSSCs 的整体性能优于黄酮阳离子染料。

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原文出自 Materials 期刊

Păușescu, I.; Todea, A.; Dreavă, D.-M.; Boboescu, T.; Pațcan, B.; Pațcan, L.; Albulescu, D.; Badea, V.; Peter, F.; Tőtős, R.; Ursu, D.; Szolga, L.; Medeleanu, M. Experimental and Computational Studies on Bio-Inspired Flavylium Salts as Sensitizers for Dye-Sensitized Solar Cells. Materials 2022, 15, 6985.

03

Fabrication of Metasurfaces on Building Construction Materials for Potential Electromagnetic Applications in the Microwave Band

用于微波波段潜在电磁应用的建筑材料超表面制造

Zacharias Viskadourakis et al.

https://www.mdpi.com/1894350

图文摘要。

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如今能源的自给自足以及对建筑物中电力的优化管理愈发重要，而从传统化石能源中获取电力的成本变得越来越高。在这种情形下，可利用毫米级超表面从微波源中获取能量，此外亦可将其用作微波系统中的传感器，以实现高效的电源管理解决方案。本研究提出了一种简单的喷涂印刷方法来开发超表面的建筑材料。这些材料可被用于建筑物的室内设计，并在大区域实现超表面。作者对所制备的超表面进行了电磁性能表征，结果表明，不同的超表面在频率范围 (4~7 GHz) 内表现出有效的电磁响应。因此，集成在建筑材料上的喷涂超表面具备应用于电磁应用的潜力，以实现建筑物的电力自我效率和管理。

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原文出自 Materials 期刊

Viskadourakis, Z.; Grammatikakis, K.; Katsara, K.; Drymiskianaki, A.; Kenanakis, G. Fabrication of Metasurfaces on Building Construction Materials for Potential Electromagnetic Applications in the Microwave Band. Materials 2022, 15, 7315.

04

Nanoplatforms for Irinotecan Delivery Based on Mesoporous Silica Modified with a Natural Polysaccharide

基于天然多糖修饰的介孔二氧化硅的伊立替康纳米平台

Ana-Maria Brezoiu et al.

https://www.mdpi.com/1874614

介孔二氧化硅-硫化铀纳米平台和装载伊立替康样品的合成。

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天然化合物可与细胞抑制剂一起用于癌症治疗，以在靶向肿瘤组织的同时增强治疗效果。本文为伊立替康开发了含有介孔二氧化硅和从石莼海藻中提取的天然多糖绿藻硫化多糖的纳米平台。作者对介孔二氧化硅-硫化铀纳米平台或伊立替康负载材料在结构和形态上都进行了表征。在 pH 值为 7.6 的磷酸盐缓冲溶液中进行的体外药物释放试验表明，伊立替康在 8 小时内完全恢复，而具有较高量天然多糖的纳米平台获得较慢的动力学。绿藻提取物在成纤维细胞 L929 细胞系中的生物相容性高达 2 mg/mL。负载伊立替康的纳米平台对人结直肠腺癌细胞 (HT-29) 的抗癌活性优于单独使用药物，24 小时后其活性降低至 60%。此外，细胞周期分析证明，伊立替康负载到已开发的纳米平台上会导致 G0/G1 期捕获的细胞数量增加，并影响肿瘤细胞的发育。

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原文出自 Materials 期刊

Brezoiu, A.-M.; Prelipcean, A.-M.; Lincu, D.; Deaconu, M.; Vasile, E.; Tatia, R.; Seciu-Grama, A.-M.; Matei, C.; Berger, D. Nanoplatforms for Irinotecan Delivery Based on Mesoporous Silica Modified with a Natural Polysaccharide. Materials 2022, 15, 7003.

05

On Smart Geometric Non-Destructive Evaluation: Inspection Methods, Overview, and Challenges

智能无损检测：检测方法、概述和挑战

Ali Jaber et al.

https://www.mdpi.com/1885994

工业革命的不同时代。

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检测方法，也被称为无损评估 (Non-destructive Evaluation, NDE)，指在不破坏或改变材料、结构和机构完整性的情况下，对材料、产品和设施进行检查，以确定其缺陷、缺陷和故障的过程。然而，检测这些缺陷需要进行测试和结果推断，这在分析、性能和时间方面要求很高。因此，需利用新技术来提高无损检测方法的效率、检测概率和可解释性，以建立智能检测。在这种情况下，人工智能 (Artificial Intelligence, AI) 作为工业 4.0 的一个基本组成部分，是一种非常适合的工具。它可以解决与当前无损检验方法相关的缺陷，用于分析和解释检验结果。这种将 AI 集成到其检验过程的方法变得自动化，被称为智能检测方法。本文介绍并比较了在缺陷检测中使用的常规方法和智能技术；探讨了 NDE 方法和工业 4.0 技术集成的机会，目前阻碍该领域发展的挑战被认为是潜在的解决方法。本文最终认为虚拟检测系统将随着工业 4.0 技术的突破而能被应用于智能检测。

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原文出自 Materials 期刊

Jaber, A.; Sattarpanah Karganroudi, S.; Meiabadi, M.S.; Aminzadeh, A.; Ibrahim, H.; Adda, M.; Taheri, H. On Smart Geometric Non-Destructive Evaluation: Inspection Methods, Overview, and Challenges. Materials 2022, 15, 7187.

06

Theoretical Investigation of Skyrmion Dynamics in Pt/Co/MgO Nanodots

Pt/Co/MgO 纳米点中 Skyrmion 动力学的理论研究

Djoudi Ourdani et al.

https://www.mdpi.com/1904800

用于获取空间模式剖面的不同步骤 (1~11) 的方案。

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本研究对纳米点中所谓的 Skyrmion 手性自旋纹理的稳定性和本征模进行了数值研究。本研究的第一个目的是在一组具有不同 Co 厚度的 Pt/Co/MgO 结构中确定合适的多层，这些结构先前已通过实验表征。如果有利于斯格明子的能量大于交换和各向异性能量的几何平均值，则该结构比较稳定。有利于 Skyrmions 的能量和各向异性贡献都取决于 Co 厚度。对于特定的 Co 厚度，可以获得适当的多层膜。MuMax 模拟可用于计算实验参数的精确静磁化配置，其允许选择合适的结构。作者针对通过布里渊光散射对斯格明子动力学的实验研究，计算了不同点尺寸的特征频率、特征模式分布和光谱密度。研究最终得到了可行实验条件下的最优网点尺寸。

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原文出自 Materials 期刊

Ourdani, D.; Belmeguenai, M.; Gabor, M.; Stashkevich, A.; Roussigné, Y. Theoretical Investigation of Skyrmion Dynamics in Pt/Co/MgO Nanodots. Materials 2022, 15, 7474.

   Materials 期刊介绍

主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada

期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等、以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。

2021 Impact Factor	3.748(Q1*)
2021 CiteScore	4.7
Time to First Decision	15.3 Days
Time to Publication	38 Days

* Q1 (18/79) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"

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