Abstract Single‐atom catalysts have drawn considerable attention because of their unique catalytic properties. However, the high surface energy of single atoms restricts their fabrication and creates significant challenges for further developments. In order to overcome this problem, metal organic framework (MOF)‐derived carbon materials can be served as ideal supports to anchor atomically dispersed metal atoms, due to their tunable particle size and shape features, by providing high surface area, porosity, thermal, and chemical stability. This review highlights the recent advances in i) different types of construction strategies for MOF‐derived carbon‐supported single‐atom catalysts, and ii) the catalytic applications of these MOF‐derived carbon‐supported single‐atom catalysts. Further, this review offers a valuable insight into the current challenges and future opportunities for MOF‐derived carbon‐supported single‐atom catalysts.

Aqueous proton batteries (APBs) offer a viable and attractive option in the field of affordable and sustainable energy solutions. Organic polymers are highly favored due to their environmentally friendly manufacturability and malleable molecular configurations, making them suitable materials for constructing APB electrodes. Nonetheless, their currently limited capacity for proton-associated redox reactions poses a challenge to the widespread usage. Herein, we have developed a highly redox-active organic polymer (PTA) tailored for APB applications. The inclusion of dual redox-active moieties in the extended π-conjugated frameworks not only enhances the redox activity and refines the electronic properties, but also ensures the high structural integrity of the PTA polymer. When used as an electrode, the PTA polymer has a notable ability to store protons, with a large capacity of 213.99 mA h g−1 at 1 A g−1 and exceptional long-term stability, as evidenced by retaining 94.6% of its initial capacity after 20,000 cycles. In situ techniques alongside theoretical calculations have unveiled efficient redox processes occurring at C=N and C=O redox-active sites within the PTA electrode upon proton uptake/removal. Furthermore, a soft-package APB device has been assembled with impressive electrochemical behaviors and excellent operational lifespan, accentuating its significant promise for real-world deployment.

Summary Load-bearing tissues, such as muscle and cartilage, exhibit mechanical properties that often combine high elasticity, high toughness and fast recovery, despite their different stiffness (∼100 kPa for muscles and one to several MPa for cartilage). 1-7 The advance in protein engineering and protein mechanics has made it possible to engineer protein-based biomaterials to mimic soft load-bearing tissues, such as muscles. 8-10 However, it is challenging to engineer protein biomaterials to achieve the mechanical properties exhibited by stiff tissues, such as articular cartilage, 6,11 or to develop stiff synthetic extracellular matrices for cartilage stem/progenitor cell differentiation 12 . By employing physical entanglements 13 of protein chains and force-induced protein unfolding, 14,15 here we report the engineering of a highly tough and stiff protein hydrogel to mimic articular cartilage. By crosslinking an engineered artificial elastomeric protein from its unfolded state, we introduced chain entanglement into the hydrogel network. Upon renaturation, the entangled protein chain network and forced protein unfolding entailed this single network protein hydrogel with superb mechanical properties in both tensile and compression tests, showing a Young’s modulus of ∼0.7 MPa and toughness of 250 kJ/m 3 in tensile testing; and ∼1.7 MPa in compressive modulus and toughness of 3.2 MJ/m 3 . The energy dissipation in both tensile and compression tests is reversible and the hydrogel can recovery its mechanical properties rapidly. Moreover, this hydrogel can withstand a compression stress of >60 MPa without failure, amongst the highest compressive strength achieved by a hydrogel. These properties are comparable to those of articular cartilage, making this protein hydrogel a novel cartilage-mimetic biomaterial. Our study opened up a new potential avenue towards engineering protein hydrogel-based substitute for articular cartilage, and may also help develop protein biomaterials with superb mechanical properties for applications in soft actuators and robotics.

Magnetic surface imprinted polymer microspheres (Fe

Unveiling molecular mechanisms that dominate protein phase dynamics has been a pressing need for deciphering the intricate intracellular modulation machinery. While ions and biomacromolecules have been widely recognized for modulating protein phase separations, effects of small molecules that essentially constitute the cytosolic chemical atmosphere on the protein phase behaviors are rarely understood. Herein, we report that vitamin C (V

Shape transformation of polymer particles is generally a nonequilibrium dynamics process. Controlling the shape transformation of polymers is increasingly attractive and challenging for scientists due to their extensive use in drug delivery and cancer therapy. Herein, we investigated the UV-triggered shape transformation pathway of polymeric vesicles assembled from Polystyrene-

The design of innovative faradaic electrode materials is crucial for improving the removal efficiency of contaminants in hybrid capacitive deionization (HCDI) systems. Organic compounds are a promising choice for faraday electrodes due to the sustainable production and tunable molecular structure. However, their high solubility in aqueous media and limited availability of redox-active sites for deionization greatly constrain the HCDI applications. Herein, we intentionally construct a conjugated polymer (IMP) with abundant imine groups, in which the strategic integration of N-heteroaromatic rings within the π-conjugated framework effectively prevents the disintegration of redox-active entities, while honing the energy bandgap and electronic characteristics. The copious redox-active CN sites within the imine groups along the polymeric chain markedly improve its capacity for the high-efficiency (de)intercalation of NH4+ ions. As an electrode material, the IMP polymer exhibits a significant NH4+-storage capacitance of 257.1 F g−1 at 2 A g−1 and maintains an ultra-cycle stability of 96.1 % after 10,000 cycles (4 A g−1), as evidenced by the in-situ spectral analysis of electrolyte. For real applications, a HCDI configuration has been constructed with a high specific NH4+ adsorption capacity of 119.0 mg g−1 and a fast removal rate of 27.0 mg g−1 min−1 with stable regeneration performance.

RNA interference (RNAi) and oxidative stress inhibition therapeutic strategies have been extensively utilized in the treatment of osteoarthritis (OA), the most prevalent degenerative joint disease. However, the synergistic effects of these approaches on attenuating OA progression remain largely unexplored. In this study, matrix metalloproteinase-13 siRNA (siMMP-13) was incorporated onto polyethylenimine (PEI)-polyethylene glycol (PEG) modified Fe3O4 nanoparticles, forming a nucleic acid nanocarrier termed si-Fe NPs. Subsequently, a poly(vinyl alcohol) (PVA) crosslinked phenylboronic acid (PBA)-modified hyaluronic acid (HA) hydrogel (HPP) was used to encapsulate the si-Fe NPs, resulting in a bifunctional hydrogel (si-Fe-HPP) with reactive oxygen species (ROS)-responsive and RNAi therapeutic properties. Studies in vitro demonstrated that si-Fe-HPP exhibited excellent biocompatibility, anti-inflammatory effects and prolonged stable retention time in knee joint. Intra-articular injection of si-Fe-HPP significantly attenuated cartilage degradation in mice with destabilization of the medial meniscus (DMM)-induced OA. The si-Fe-HPP treatment not only notably alleviated synovitis, osteophyte formation and subchondral bone sclerosis, but also markedly improved physical activity and reduced pain in DMM-induced OA mice. This study reveals that si-Fe-HPP, with its ROS-responsive and RNAi abilities, can significantly protect chondrocytes and attenuate OA progression, providing novel insights and directions for the development of therapeutic materials for OA treatment.

Regulating mixed ligands to change the functional properties of metal-organic frameworks (MOFs) has been an important topic; especially, the structural changes have significant implications for the transformation of sensing response in different solvent channels. Herein, two [Cd (DPNDI) (NH