新成果！为西安交大科研团队点赞

近期，西安交大科研团队在皮层谷氨酸受体调控癫痫研究领域、高比能锂金属电池领域、紫精配位环蕃的光催化产氢研究领域等方面取得新进展。

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内容导览

■ 西安交大科研团队在皮层谷氨酸受体调控癫痫研究领域取得新进展

■ 西安交大科研团队在高比能锂金属电池领域取得新进展

■ 西安交大科研团队在紫精配位环蕃的光催化产氢研究领域取得重要进展

西安交大科研团队在皮层谷氨酸受体调控癫痫研究领域取得新进展

研究背景

癫痫，又称“羊癫疯”，是一种破坏性的神经系统疾病，严重时会导致脑功能障碍和死亡，全球约5000万人遭受该疾病的折磨。然而，癫痫的中枢发病机制仍不清楚，缺乏有效且副作用小的抗癫痫药物。

目前的抗癫痫药物主要作用于电压门控的Na+或Ca2+通道，如卡马西平、加巴喷丁等。但这些药物有着相当大的副作用，且不能从根本上消除癫痫的发作，并对大约30%的患者的癫痫发作不起治疗作用。因此，加深对癫痫发作的神经机制的研究，以及寻找新的抗癫痫药物靶点有着非常重要的研究意义和临床价值。

神经元兴奋性或兴奋抑制平衡的改变被认为可能是癫痫发作的关键机制。谷氨酸受体作为大脑中主要的兴奋性受体在癫痫发作中起重要作用。红藻氨酸受体（Kainatereceptor, KAR）是一种离子型谷氨酸受体，在突触传递和可塑性中发挥重要的作用。大量研究表明谷氨酸类似物红藻氨酸（Kainic acid, KA）已被广泛用于诱导行为性和电生理性癫痫发作，谷氨酸受体的拮抗剂也有助于减弱癫痫发作。然而，KAR受体在癫痫发生和发展中的作用并不清楚。此外，癫痫的发作除起源于颞叶海马之外，也与皮层和皮层下区域的阵发性协同活动密切相关，皮层兴奋性紊乱可能会加剧癫痫的发作，然而皮层-纹状体投射环路（Corticostriatal projections）作为前脑回路的重要组成部分在癫痫的作用并不清楚。研究表明，前扣带回皮层（Anteriorcingulatecortex，ACC）和纹状体涉及多种形式的癫痫发作，但ACC皮层中KAR受体是否参与皮层纹状体投射对癫痫的调控不得而知。

科研创新

针对以上问题，西安交通大学前沿院李旭辉和卓敏教授团队结合VISoR全脑成像、膜片钳电生理、行为学、药理学、光/化学遗传学、脑电记录和钙成像等综合性方法研究了ACC-纹状体投射环路中KAR受体参与癫痫调控和治疗的作用。

研究发现ACC到纹状体存在直接的谷氨酸能兴奋性突触传递。在离体和在体癫痫样模型中，红藻氨酸KAR受体介导的突触传递显著增加，GluK1亚型和腺苷环化酶AC1参与癫痫发作后KAR受体的上调。抑制ACC或ACC-纹状体投射的活性可显著减轻戊四唑诱发的癫痫行为，注射GluK1受体拮抗剂UBP310或AC1抑制剂NB001均显示出抗癫痫作用。

该研究工作首次揭示了ACC参与皮层纹状体投射环路对癫痫发作的兴奋性作用，证明了ACC-纹状体环路中红藻氨酸KAR受体功能上调参与癫痫的调控，并进一步提出了抑制KAR-AC1信号通路可能是一种潜在的新型抗癫痫策略。

科研成果

■ 论文题目

《上调前扣带回皮层-纹状体投射中的GluK1受体参与癫痫的发作》（Increased GluK1 Subunit Receptors in Corticostriatal Projection from the Anterior Cingulate Cortex Contributed to Seizure-Like Activities）

■ 发表期刊

《先进科学》（Advanced Science）

■ 文章作者

西安交大前沿院副教授李旭辉为本文唯一第一作者，卓敏教授为唯一通讯作者，西安交通大学前沿院为论文第一和通讯单位。

该工作得到了深圳先进研究院毕国强教授团队、空军军医大学陈涛教授和西安交通大学生命学院王昌河教授的指导与支持。本研究获得国家自然科学基金和中央高校基本科研经费的支持。

西安交大科研团队在高比能锂金属电池领域取得新进展

研究背景

在全球科技创新进入空前活跃的背景下，能源科技对国家命运和经济社会发展的影响程度之深前所未有。储能技术作为能源革命的“最后一公里”，是解决制约清洁能源高效利用瓶颈问题的关键，也是新质生产力发展的必然方向。以传统石墨负极为代表的锂离子电池的能量密度已经接近于理论极限（300 Wh/kg），无法进一步满足航空航天、新能源汽车和无人机等新兴领域对二次电池能量密度的需求。锂金属电池作为下一代高比能（＞500 Wh/kg）电池体系的理想候选，已然成为各国竞相研究的热点。

科研创新

近期，西安交大材料学院宋江选教授团队在高比能二次电池关键材料研究中，针对锂金属电池界面稳定性差、锂枝晶生长严重以及体相离子传输缓慢等问题，分别提出了电荷分离COF中间层增强阴离子选择性催化界面的新策略和无氟类胶束电解液设计的新思路。通过COF界面诱导分解以及富阴离子溶剂化结构调控等手段，构建了坚韧的富无机组分固态电解质界面膜，实现了500 Wh/kg超高比能锂金属软包电池稳定循环，为锂金属电池的产业化发展提供了重要支撑。

科研成果

■ 论文题目

《通过电荷分离COF中间层增强阴离子选择性催化作用实现长寿命锂金属软包电池》（Enhancing Anion-Selective Catalysis for Stable Lithium Metal Pouch Cells through Charge Separated COF Interlayer）

《用于超高能量密度锂金属电池的无氟类胶束状溶剂化电解质》(Non-fluorinated electrolytes with micelle-like solvation for ultra-high energy density lithium metal batteries)

■ 发表期刊

《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)

《化学》(Chem)

■ 文章作者

文章共同第一作者分别为西安交通大学材料学院博士生赵培钰（已毕业）和张艳华，西安交通大学材料学院博士生乔睿和赵严副教授。

上述研究成果均以西安交通大学金属材料强度国家重点实验室为第一通讯单位，宋江选教授为论文通讯作者，论文合作成员包括西安交通大学材料学院丁向东教授、刘峰教授、张会军副教授、刘福柱副教授、中国兵器工业集团212研究所王莹澈研究员以及瑞士弗里堡大学Ali Coskun教授等。该研究得到了工信部/科技部项目、国家自然科学基金等项目资助，涉及到的表征及测试工作得到西安交通大学分析测试共享中心和材料学院分析测试中心的大力支持。

西安交大科研团队在紫精配位环蕃的光催化产氢研究领域取得重要进展

研究背景

近年来，太阳能转换与储存已经成为当前能源研究热点，光催化制氢因环保和高能量密度而备受瞩目。光催化系统由光敏剂、电子转移介质及催化中心三个部分组成，如何实现这三个单元之间的高效电子流动是目前的巨大挑战，这也直接影响能量利用率和氢气的生产效率。

科研创新

针对上述问题，西安交通大学前沿院何刚教授课题组在前期工作基础上，设计了一种新型含硒紫精四阳离子配位环蕃，其结构创新性地集成了作为光敏剂和电子转移剂的含硒紫精及作为催化中心Pt，这是首次将光催化体系的组成单元集成在环蕃结构中，并实现了组分间电子的定向流动，显著提高了可见光催化制氢效率。

核磁、X射线衍射等实验显示，该分子不仅固定了其各个单元之间的距离和空间位置，还具有刚性缺电子空腔。其空腔可以与二茂铁发生主客体识别，形成了化学计量比为1:1的主客体复合物。此外，环蕃表现出良好的氧化还原性能、较窄的能隙以及较强的可见光吸收（波长范围为370-500 nm）。同时，飞秒瞬态吸收光谱表明，由于刚性环蕃的形成和特殊的电子结构，环蕃分子能够产生稳定的双阳离子双自由基、实现高效的电荷分离，从而实现了高效的电子转移。随后，环蕃被应用于可见光催化产氢，表现出高的氢气产量（132 μmol）、产氢速率（11 μmol/h）、转化数（TON = 221）以及表观量子产率（AQY = 1.7%），为太阳能转换提供了一种简化和高效的光催化策略。

科研成果

■ 论文题目

《具有定向电子转移的含硒紫精环蕃增强可见光光催化产氢》（Directional Electron Flow in a Selenoviologen-Based Tetracationic Cyclophane for Enhanced Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution）

■ 发表期刊

《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition），并被选为后封面和VIP文章。

■ 文章作者

西安交大前沿院博士研究生李乃垚和助理教授李亚雯为本论文共同第一作者，何刚教授为本论文通讯作者。前沿院李国平特聘研究员以及西北工业大学王红月副教授共同参与了此项研究工作，物理学院侯高磊教授进行了DFT计算指导。这也是何刚教授课题组在含主族元素紫精研究领域中的又一重要突破。

该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、博士后科学基金、分析测试共享中心及超算中心等的支持。

供稿单位：西安交通大学