周日早报 | 人体心脏组织中发现微塑料；浓缩咖啡能够抑制阿尔茨海默；C&EN 公布“2023年全球化工企业50强”
周日早报 | 人体心脏组织中发现微塑料；浓缩咖啡能够抑制阿尔茨海默；C&EN 公布“2023年全球化工企业50强”
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“周日早报”的内容选自ACS出版的全部90多本期刊和C&EN （化学与工程新闻杂志），每次5篇推荐文章。从这些文章中您会一窥科研将会如何影响以致改变我们的生活和生活方式。
#1
科学家在人体心脏组织中发现微塑料
Environmental Science & Technology
微塑料无处不在，科学家们在食物、水、空气和某些人体部位都发现了微塑料的存在。然而，对于不直接暴露于环境的人体最内层器官，相关研究仍然有限。 目前有研究人员在美国化学会 Environmental Science & Technology 上发表了一项针对心脏手术患者的试点研究。这些研究人员表示他们在许多心脏组织内均发现了微塑料。他们还给出了证据，表明所发现的微塑料系手术过程中意外引入。
Abstract Graphic
微塑料指宽度小于5毫米的塑料碎片，有研究表明，微塑料可通过口腔、鼻腔以及其他与外界相连的体腔进入人体。然而，仍有大量器官和组织是完全封闭于人体内的。微塑料对此类器官和组织构成的潜在暴露风险和影响，科学家并未掌握充分信息。因此， 首都医科大学附属北京安贞医院的华琨、杨秀滨 和同事希望研究此类颗粒是否经由直接和间接暴露进入了人体心血管系统。
研究人员在一项试点研究中收集了15名患者的术中心脏组织样本，以及半数参与者的术前和术后血液样本，再运用激光直接红外成像技术对样本进行分析，识别出由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等8种塑料构成、宽度为20微米到500微米的颗粒。这项技术在大多数组织样本中均检出数以万计的微塑料碎片，只是不同参与者在数量和材料上各有不同。所有血液样本内也都含有塑料颗粒，但术后这些颗粒的平均尺寸有所减小，且其塑料来源更加多样化。
尽管这项研究的参与人数较少，但研究人员表示已提供了初步证据，能够表明各种微塑料均可在心脏及其最内层组织中积聚并长期存在。他们还指出，研究表明侵入性医疗手术是一条被忽视的微塑料暴露途径，能导致微塑料直接进入血液和内部组织。研究人员总结认为，还需进一步研究，才能充分了解微塑料对人体心血管系统及其心脏手术预后的影响。
作者感谢中国国家自然科学基金和北京自然科学基金的资助。
文章原题 ：
Detection of Various Microplastics in Patients Undergoing Cardiac Surgery
https://doi.org/10.1021/acs.est.2c07179
#2
让ChatGPT变身“化学助手”
Journal of the American Chemical Society
开发新材料需投入大量时间和精力。但目前有一些化学家对有朝一日让人工智能（AI）代劳寄予厚望。 某研究小组在 Journal of the American Chemical Society 上发表了一项全新研究。他们在这项研究中促使热门人工智能模型ChatGPT执行了一项极为耗时的任务，即搜索科学文献。研究人员利用此类数据又创建了一项工具：实验结果预测模型。
This illustration shows ChatGPT and chemists teaming up to glean new insights on how to make MOFs, which could have applications in clean energy.
Adapted from the Journal of the American Chemical Society, 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c05819
以往的研究报告提供了化学家所需的大量信息，但在其中查找并解析最相关的细节或许相当费力。例如，对设计高度多孔结晶金属有机框架（简称 MOF，在清洁能源等领域均有潜在应用）感兴趣的研究人员，须对描述各种实验条件的数百篇科学论文进行分类整理。研究人员曾经尝试让AI接手这个难题，但所使用的语言处理模型需具备大量专业技术知识，且将其应用于全新的课题意味着需修改程序。因此， Omar Yaghi 及其同事希望了解ChatGPT等下一代语言模型能否提供更便捷、更灵活的信息提取方式。
为了分析科学论文的文本，该研究小组向ChatGPT给出了提示词或指令，引导此模型通过三项流程识别并概括论文所含有的实验信息。研究人员精心设计提示词，力求尽量抑制模型捏造响应结果的倾向（此现象称作“幻觉”），确保获得最佳响应。
对描述MOF合成方法的228篇论文进行测试时，ChatGPT系统就大约800种此类化合物的制作方法提取了2.6万余个因子。研究小组利用这些数据单独训练了一个AI模型，使其基于相关条件预测MOF的结晶状态。最后，为了提升数据的用户友好性，研究人员还打造了一个回答相关问题的聊天机器人。研究小组注意到，此聊天机器人不同于以往的AI工具，其无需编码方面的专业知识。更重要的是，研究人员只需调整提示词的叙述语言，即可转移其关注点。研究人员将这个新系统戏称为“ChatGPT化学助手”，并认为还可将其应用于其他化学领域。
作者感谢美国国立卫生研究院、Kavli ENSI Graduate Student Fellowship和巴卡尔地球数字材料研究所的资助。
文章原题：
ChatGPT Chemistry Assistant for Text Mining and the Prediction of MOF Synthesis
阅读本文中文解读： Omar Yaghi #JACS 热文 | ChatGPT化学助手预测MOF合成
https://doi.org/10.1021/jacs.3c05819
#3
能够清除有害藻华的漂浮海绵
ACS ES&T Water
炎炎夏日，海滩游客都不希望自己的休闲计划被有害藻华（HAB）打乱。但现有的清除或杀死产毒藻类和蓝藻的方法既不高效，也无法直接应用于水道。 目前有研究人员在美国化学会期刊 ACS ES&T Water 发表论文，表示自己在漂浮海绵上涂抹了一种木炭状粉末，只要与某种氧化剂搭配，该技术便可消灭湖泊和河流水样中超过85%的藻类细胞。
Pairing this floating sponge with an oxidizing agent could help destroy harmful algal blooms.
Adapted from ACS ES&T Water 2023, DOI: 10.1021/acsestwater.3c00202
大片的电光绿和亮橙红色有害藻华或颜色不太鲜艳的铜绿微囊藻，能产生导致人类和动物患病的毒素。研究人员已经证明，酸和强氧化剂可破坏并摧毁铜绿假单胞菌细胞，但同时也会生成一些可能有害的、令人讨厌的产物。 湖南大学的余江芳、汤琳 及其同事于近期提出，过硫酸盐氧化剂能够控制该物种的藻华，但此类化合物需粉末状生物炭（一种由含碳废物制成的类木炭物质）等催化剂方可发挥效用。因此，该团队希望开发一种含生物炭的漂浮材料，由此加大摧毁有害藻类细胞的力度，同时又不会因副产品而破坏环境。
研究人员从三聚氰胺制成的多孔海绵着手，用虾壳开发出一种粉末状生物炭。他们在海绵和生物炭之间加入一层薄薄的聚乙烯醇，以572华氏度的温度使各层连接。这种漂浮海绵与过硫酸盐基氧化剂结合后，五小时内便破坏了实验室培养皿中约90%铜绿假单胞菌细胞的细胞膜。细胞膜分裂后，细胞释放出内部物质，这些物质迅速分解成更小的成分。此外，研究人员将这种催化剂海绵和过硫酸盐系统应用于真实的湖泊和水体样本，发现其能够灭活85%以上的藻类细胞。根据这项结果，研究小组认为这个新系统在受水华影响的环境中可能是一项成功的藻类修复技术。
作者感谢中国国家自然科学基金、中国博士后科学基金、国家重点研发计划、湖南省自然科学基金和长沙市自然科学基金的资助。
文章原题：
Floatable 3D Sponge@SBC-Induced Dual-Pathway-Activated Persulfate for Microcystis aeruginosa Inactivation
https://doi.org/10.1021/acsestwater.3c00202
#4
浓缩咖啡在实验室测试中可防止阿尔茨海默症蛋白结块
Journal of Agricultural and Food Chemistry
无论是单独饮用，还是制作为拿铁、美式咖啡甚至咖啡马提尼，浓缩咖啡都能为咖啡爱好者提供超高浓度的咖啡因。但它的作用可能不限于提神醒脑。目前， 有一项发表于美国化学会 Journal of Agricultural and Food Chemistry 的研究表明，在实验室初步体外试验中，浓缩咖啡化合物可抑制tau蛋白聚集，后者被认为与阿尔茨海默症的发作有关。
In an in vitro study, espresso and certain compounds found within it could prevent tau aggregation, which is associated with Alzheimer’s disease.
Alessio Orru/Shutterstock.com
有半数左右的美国人每天都饮用咖啡。浓缩咖啡则是一种热门的咖啡饮用形式。要“提取”一杯浓缩咖啡，就须让热水流过精细研磨的咖啡豆，生成浓缩提取物。这种提取物往往用作其他饮品的基料，包括时下流行的浓缩咖啡马提尼。近期的研究表明，咖啡对阿尔茨海默症等某些神经退行性疾病也有好处。尽管导致这些病症的确切机制尚不明晰，但人们认为一种名为“tau”的蛋白质在其中发挥了重要作用。tau蛋白在健康人体内有助于稳定大脑结构，但是随着特定疾病的发展，tau蛋白会聚集形成原纤维。一些研究人员提出，阻止这种聚集可以缓解症状。因此， 维罗纳大学的 Mariapina D’Onofrio 和同事希望通过体外试验探究浓缩咖啡中的化合物能否防止tau聚集。
研究人员从商店售卖的咖啡豆中提取浓缩咖啡，然后运用核磁共振波谱法表征其化学成分。他们在后续实验中重点关注咖啡因和葫芦巴碱（同属生物碱）、类黄酮染料木黄酮以及可可碱（一种同样存在于巧克力中的化合物），并将这些分子连同完整的浓缩咖啡提取物与缩短型tau蛋白一起培养长达40个小时。随着浓缩咖啡提取物、咖啡因或染料木黄酮的浓度增加，原纤维变短且不会形成更大的片状，完整提取物也发挥出惊人的效果。研究发现，缩短后的原纤维对细胞无毒，且不会成为进一步聚集的“种子”。研究人员在其他实验中观察到咖啡因和浓缩咖啡提取物都能与预先形成的tau原纤维相结合。尽管还需开展更多研究，但研究小组认为，其初步的体外发现能为寻找或设计对抗神经退行性疾病（包括阿尔茨海默症）的其他生物活性化合物铺平道路。
作者感谢意大利大学与研究部的资助。
文章原题 ：
Espresso Coffee Mitigates the Aggregation and Condensation of Alzheimer′s Associated Tau Protein
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c01072
#5
C&EN 公布“2023年全球化工企业50强”
C&EN
全球化工行业在2022年面临异常严峻的挑战，但年终总体业绩良好。
据《化学与工程新闻》（C&EN）“全球50强”调研结果显示，在调研期2022财年内，全球50家最大化工企业的化学品销售总额为1.2万亿美元。与同批企业2021年的业绩相比，增幅为17%。
如此骄人的业绩是有背后的原因的。各企业大多将销售额增长归因于销售价格上涨，而非产量增长。毕竟在2021年，随着世界经济从新冠疫情大流行的深渊中反弹，“全球50强”公布的销售额增幅达到了38%。
若以化学品的利润衡量，则情况似乎不那么乐观。“全球50强”中有42家企业报告了此项数据，其化学品利润总额为1177亿美元，与这些企业2021年的利润相比下滑了7%。
不过，鉴于2022年的众多不利因素，这只属于温和的下滑。不利因素之一是俄乌冲突导致2022年上半年能源价格上涨，中断了对欧洲的天然气供应。德国因依赖俄罗斯的天然气而受到尤为严重的打击。巴斯夫等公司也不得不关闭其化工厂。
放眼全球，为应对通货膨胀，各国央行纷纷提高利率，导致经济增长放缓。长期以来，中国一直是推动化工行业产出的引擎，但由于为抗击COVID-19大流行而采取的严格封锁措施影响了经济活动，中国度过了艰难的一年。
化工行业某些部门表现极为出色。 Yara、Nutrien、Mosaic 等化肥生产商的销售额因价格上涨而大幅增长。 CF Industries、ICL Group 和 OCI 这三家公司因化肥市场强劲而首次进入“全球50强”。
同样，锂化工行业也因电动汽车电池的强劲需求而蓬勃发展。这一需求推动智利无机化工企业 SQM 首次进入排名。
Alpek 凭借其核心的聚酯业务所具备的优势而跻身“全球50强”。这家墨西哥化学品制造商销售额增长了36%。另一家专业聚酯企业 Indorama Ventures 销售额也有强劲增长，增幅达41%。
日本 Resonac Holdings 公司属于榜单上的新成员。该公司由 Showa Denko 和 Showa Denko Materials（前身为日立化成）合并而成。美国石化制造商 Westlake 去年以微弱劣势落榜，这次也重返“全球50强”榜单。
有多家去年上榜的公司都在今年落榜。Lanxess 和 DSM 两家欧洲化学品制造商未能入围。这两家公司都在近期剥离了多项大型聚合物业务。
中国的化工制造商恒逸石化和桐昆集团也被其他公司挤出了榜单。未来，这些快速增长的公司很可能重返榜单。
Hanwha Solutions 和 Johnson Matthey 双双跌出榜单。《化学与工程新闻》统计Hanwha的业绩时，排除了其非化学光伏产品的销售额。前几年我们曾将这项数据计算在内。Johnson Matthey的汽车催化剂业务销售额在本财年则有急剧下降。
EuroChem Group 是由俄罗斯人所有的化肥制造商，主要属于一家俄罗斯企业。该公司未发布其2022年的业绩。
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C&EN’s Global Top 50 chemical firms for 2023
July 24, 2023 | Volume 101, Issue 24
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