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不排放二氧化碳也能高效产氢!

氢能作为未来全球能源体系的重要支柱,其生产方式直接关系到全球碳中和目标的实现。北京大学马丁教授团队及合作者通过两条互补的技术路径,在高效、稳定、清洁、低成本制氢技术领域取得了重要突破与里程碑式进展,可以在不排放二氧化碳的情况下实现氢气的高效生产。相关研究成果于2月12、13日连续两天在Nature和Science上发表。 较传统制氢减少38.6%碳排放 氢气是一种二次能源,不能直接开采,需要从水、化石燃料等含氢物质中分解和制备。目前,传统制氢工艺仍然以化石燃料为原料,在300℃至1200℃的高温条件下进行,不但能耗巨大,而且伴随着大量二氧化碳排放。 以应用最为广泛的蒸汽甲烷重整(SMR)技术为例,高温条件下,天然气中的甲烷可以与水蒸气在催化剂作用下反应,从而生成氢气和二氧化碳。据统计,用这一化学反应制取1千克氢气的碳排量超过12千克。 若不能从源头解决氢气生产中的碳排放问题,氢能承载的低碳愿景将难以实现。 马丁与中国科学院大学教授周武课题组、北京大学化学与分子工程学院研究员周继寒课题组以及英国卡迪夫大学教授Graham J.Hutchings联合开发的“选择性部分重整”技术,为破解上述难题带来了希望。 研究人员以农林废弃物转化而来的生物乙醇为起点,将乙醇-水重整反应从传统的完全重整路径转变为选择性部分重整路径。该路径将反应温度降至270℃,更为关键的是,反应中的碳原子不再生成二氧化碳,而是转化为乙酸。该氢气生产新路径不仅在不排放二氧化碳的前提下高效生产氢气,还可以联产高值化学品乙酸。 在这一反应路径中,每吨乙醇约可联产1.3吨乙酸。作为基础化工原料,乙酸的全球年需求量超过1500万吨,市场前景广阔。 与传统方法相比,这项绿色制氢-联产化学品技术构建了“制氢—储碳—产酸”的闭环系统,可以减少38.6%的碳排放量,为可持续的氢能经济发展提供了全新解决方案。相关研究成果发表于《科学》。 《科学》杂志的《零二氧化碳排放的热催化重整制氢》研究文章,瞄准乙醇和水分子重整制氢的“零碳”目标。团队另辟蹊径,开发了一种高效的铂—铱双金属界面催化剂,通过原子级精准设计、调控双金属—碳化钼界面,不仅实现了水分子和乙醇分子的高效活化,还巧妙避免了乙醇分子碳—碳化学键的断裂,将乙醇—水重整反应从传统的“完全重整”路径转变为“选择性部分重整”路径,在270℃温和条件下实现高通量氢气制备,同时联产高值化学品乙酸,并实现了零二氧化碳排放。“这一重大成果为零碳排放的工业制氢奠定了坚实基础。随着全球能源体系向低碳化转型,这项突破性催化技术有望成为推动绿色氢能产业的重要助力,助力全球碳中和目标的实现。” 催化剂稳定运行超1000小时 在制氢领域,催化剂的“高活性”与“高稳定性”平衡一直是个难题。 催化剂活性和选择性是衡量其性能的核心因素,但在实际工业应用中,稳定性才是影响生产持续性和经济性的关键指标,直接关系催化剂能否真正实现大规模应用。 在甲醇-水重整(MSR)产氢催化体系中,高活性催化剂可以提升催化反应效率,但在反应过程中容易加速失效。相关研究报道,传统催化剂的平均寿命不足200小时。 因此,兼具活性与稳定性的催化剂对氢能的生产和应用尤为重要。 在一次偶然的机会中,马丁发现,贵金属铂与碳化钼、氮化钼等活性载体构建的界面催化体系可以在较低温度下制氢。如果想顺利应用该发现,要兼顾催化剂的活性与高稳定性。 为此,马丁提出一种二者兼顾的催化剂稳定策略:在催化剂表面构筑惰性稀土氧化物的纳米覆盖层,形成纳米尺度的“保护盾”,以保护界面催化结构,并在不影响界面结构超高催化活性的前提下提升催化剂稳定性。 根据实验结果,该新型催化剂在MSR制氢反应中展现出超过1000小时的稳定性。同时,该催化剂还实现了超过1500万的催化转化数,保持了超高活性,创造了甲醇-水制氢催化反应纪录。 该研究还找到了界面催化剂稳定性的“通用密码”。马丁发现,上述策略在钇、镨等稀土元素以及钙、锶等廉价金属中,均可能实现类似效果。这一高活性产氢催化剂稳定策略还有机会应用在更多高性能催化剂设计中。相关研究成果发表于《自然》。 《自然》刊发的《惰性纳米覆盖层保护铂—氮化钼实现稳定产氢》研究一文,聚焦催化剂“长寿”难题,团队延续了在甲醇和水重整制氢方面的深厚积累,创新性引入稀土元素对催化剂进行改造,开发出一种全新的高活性产氢催化剂稳定策略。研究发现,通过在铂—氮化钼催化剂表面构筑稀土氧化物“保护罩”,精准保护界面催化结构,在不牺牲催化剂超高活性的前提下,催化剂稳定性大幅提升。“就像一把锋利的菜刀,切菜非常快,但用久了就容易生锈变钝,该研究类似于给菜刀穿上一件特殊的‘防护衣’,让它既能保持‘锋利’,又能‘防锈’,大大延长了使用寿命。” 该新型稀土改性催化剂在甲醇重整制氢反应中展现出超过1000小时的稳定性而未有明显失活,催化剂中每个铂原子可催化产生1500万个氢分子,催化转化数超过了此前报道最高纪录(接近一百万)一个数量级。“这一突破为高效、稳定的制氢技术提供了全新思路,为贵金属催化剂的低成本、高稳定性应用提供了可行方案,预计未来将在绿色能源、氢燃料电池、可持续化学工业等领域发挥重要作用,加速迈向零碳排放的未来。” 氢气生产的“可持续引擎” 目前,氢能技术尚处于发展时期,其大规模产业化应用尚未实现,原因在于传统氢能生产长期面临低碳、低成本、高稳定性难以兼顾的困局。 马丁团队一直致力于寻找氢气产业化的可能性。2014年,他启动相关研究,破解绿色制氢难题。10余年来,马丁团队及合作者在金属碳化物催化剂用于氢气生产方面深入研究,一步步打磨实验室的发现,为其产业化带来希望。 该团队通过催化剂设计和反应路径优化,从源头降低了制氢过程的碳排放;同时,通过在催化剂表面构筑惰性纳米覆盖层,进一步突破了催化体系的稳定性瓶颈,形成了高效、稳定的制氢技术。 “目前,化工行业面临的关键挑战是通过可持续的方法,生产我们日常生活中真正需要的产品。”马丁说,“在这项研究中,我们通过绿色制氢技术,降低了能耗,破解了氢气储运难题,为化工、医药等更多产业的低碳转型带来了可能性。” 马丁表示,目前这些成果仍处于基础研究阶段,主要阐释了产氢过程的底层科学,为产业发展和应用提供了“工具箱”和“知识库”。他希望研究成果能够从实验室“走出去”。为此,马丁正在进行相关尝试。 “我们开发了实验室规模的阵列产氢装置,并已形成专利,提供了实验室规模的催化剂放大测试平台,让我们更贴近氢气应用的现实场景。”马丁指出,“真正实现绿色制氢还有很长的路要走。要实现产业化,还需产学研深入合作和相关政策支持。通过政策引导推动全产业链协同发展,才能实现氢能的规模化、低碳化应用。” 马丁表示,稀土改性催化剂,显著提升了制氢效率和使用寿命,为大规模工业化生产氢气提供了可能;而零二氧化碳排放制氢—联产化学品技术,则开创了一种全新的绿色化学路径,不仅减少了碳排放,还实现了资源的高效利用。这两项技术突破相辅相成,有望从根本上改变氢能的生产和应用模式,为构建可持续能源体系奠定坚实基础。 前衍可以提供的研究用材料 中文名 英文名 CAS号 链接 镨 Praseodymium 7440-10-0 订购 钇 Yttrium 7440-65-5 订购 乙醇 Ethanol 64-17-5 订购 乙酸 Acetic acid 64-19-7 订购 铂 Platinum 7440-06-4 订购 锶 Strontium 7440-24-6 订购

2025-03-21

溴化物相关溴化消毒副产物的生成、毒性及控制策略

化学消毒剂的使用可使病原体失活,但它也导致了消毒副产物的形成。溴化消毒副产物具有较高的毒性,因此有必要全面了解其产生机制、毒性和控制策略。Bromide and its associated brominated disinfection byproducts: occurrence, toxicity and control strategies系统性地检索了涉及地表水、地下水以及废水中溴化物的研究文献,涵盖380个采样点。针对溴化消毒副产物的细胞毒性、遗传毒性和发育毒性进行了全面的综述。此外,本文详细归纳了溴化消毒副产物在臭氧化、氯基和过硫酸盐基消毒过程中的形成机制,并对溴化消毒副产物及其相关毒性的控制策略进行了评估。研究结果表明,沿海地区地表水、地下水以及废水中的溴化物浓度普遍高于内陆地区,且其浓度受气候、地形和水源等多种因素的影响。不同类型的溴化消毒副产物呈现出不同的毒性。值得注意的是,溴化物浓度的升高会增强水的毒性,特别是在臭氧化处理后。当引入1000微克/升的溴化物时,会使细胞毒性增加3.06倍,遗传毒性增加4.72倍。在控制策略方面,过氧化氢和氨对溴酸盐的生成有显著的控制效果,然而,过氧化氢在溴化消毒副产物的控制上存在一定局限性,而氨的使用存在毒性增加的风险,其可使遗传毒性最高增加2.86倍。此外,紫外线/臭氧和紫外线/过硫酸盐虽然能够有效控制溴化消毒副产物及其毒性,但可能会促进溴酸盐的生成。本综述通过对溴化消毒副产物及其毒性的全面剖析,有助于溴化消毒副产物控制工艺的进一步优化和开发。 溴化消毒副产物的形成与毒性特征 化学消毒剂的使用在灭活病原体的同时,会与水中有机/无机物反应生成消毒副产物(DBPs),其中溴化消毒副产物(Br-DBPs)因其高毒性引发广泛关注。研究表明,溴离子(Br⁻)在氯基、臭氧和过硫酸盐消毒过程中可与消毒剂反应生成溴代三卤甲烷(如三溴甲烷)、溴代乙酸等物质。相较于氯化副产物,溴化副产物的细胞毒性和遗传毒性显著升高,例如三溴甲烷的致癌风险比三氯甲烷高10-100倍。毒性机制研究表明,Br-DBPs通过破坏细胞膜完整性、干扰DNA修复(如诱导双链断裂)和干扰胚胎发育信号通路等方式产生危害。实验数据显示,当水中溴化物浓度达1000 μg/L时,臭氧消毒后的水样细胞毒性增加3.06倍,遗传毒性激增4.72倍。 溴化物地理分布与来源解析 全球水体中溴化物的浓度呈现显著地域差异。沿海地区地表水、地下水及废水的溴化物浓度普遍高于内陆,如南非地下水溴化物浓度最高达132.68 mg/L,而中国贵屿电子废弃物拆解区地表水中多溴联苯醚(PBDEs)浓度高达63.83 ng/L,远超珠江水体。这种差异源于多重因素: 自然因素:海水入侵和海洋气溶胶沉降使沿海地区水体Br⁻背景值升高,如澳大利亚Gellibrand河谷地下水Cl⁻/Br⁻比值与海水蒸发特征一致。 人为活动:农业灌溉(含溴农药使用)、工业废水(如电子废弃物处理)和医疗废水排放是内陆溴化物异常升高的主因。突尼斯格罗姆巴利亚地区浅层地下水Br⁻浓度达9.3 mg/L,与农业区肥料渗滤密切相关。 水文地质:盐岩溶解、蒸发浓缩等过程进一步加剧溴化物富集,如美国阿勒格尼河系统因页岩气废水排放导致Br⁻浓度激增。 消毒工艺对Br-DBPs生成的影响 臭氧消毒:O₃通过直接氧化Br⁻生成次溴酸(HOBr),进而转化为溴酸盐(BrO₃⁻)。BrO₃⁻被国际癌症研究机构列为2B类致癌物,其生成量与Br⁻浓度、pH值(>7时加速)和臭氧投加方式正相关。 氯基消毒:Cl₂与Br⁻竞争反应生成HOBr,后者与有机物结合形成溴代三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)。当Br⁻/Cl⁻摩尔比>0.5时,溴代产物占比超过80%。 过硫酸盐消毒:活化过硫酸盐(如UV/过硫酸盐)产生硫酸根自由基(SO₄·⁻),其与Br⁻反应生成Br·和Br₂·⁻自由基,促进溴代副产物形成。 Br-DBPs控制策略的效能与风险 现有控制技术需在副产物削减与毒性风险间权衡: 前体物去除:膜分离技术(如反渗透)可有效截留Br⁻,但成本较高;活性炭吸附对低分子量有机物去除效果显著,可使THMs生成量降低60%以上。 工艺优化:臭氧多点投加(如分阶段投加)可使BrO₃⁻生成量减少46.5%;氯胺消毒虽减少THMs生成,但可能增加含氮副产物(如亚硝胺)的风险。 化学抑制剂: 过氧化氢(H₂O₂) :通过淬灭羟基自由基抑制BrO₃⁻生成,但对溴代THMs控制效果有限,且过量H₂O₂可能引发二次污染。 氨(NH₃) :与HOBr反应生成溴胺,减少BrO₃⁻生成,但会提升遗传毒性(最高增加2.86倍)。 联合技术:UV/O₃和UV/过硫酸盐可高效降解Br-DBPs,但可能促进BrO₃⁻生成。例如,UV/H₂O₂对枯草杆菌芽孢的协同灭活率达99.9%,但对溴酸盐控制需精确调控反应条件。 环境风险评估与管控建议 Br-DBPs的风险评估需结合毒性当量、暴露途径和区域水文特征。珠三角城市水体监测发现,消毒副产物持久性存在对水生生态系统构成潜在威胁。建议采取分级管控策略: 高风险区(如沿海工业带) :优先采用膜技术+紫外联合消毒,建立Br⁻在线监测网络。 农业密集区:限制含溴农药使用,推广臭氧/氯胺交替消毒以降低副产物累积风险。 新兴技术方向:纳米TiO₂催化臭氧氧化可抑制83%的BrO₃⁻生成,且对pH和温度变化适应性较强;基于毒性指纹的快速检测技术(如彗星试验)可提升风险评估效率。 结论与展望 溴化消毒副产物的生成机制与毒性效应复杂,需从水源保护、工艺优化和末端控制多环节协同治理。未来研究应聚焦于:① Br-DBPs多组分毒性协同效应;② 新型消毒工艺(如等离子体活化水)的副产物抑制潜力;③ 区域特异性控制标准制定。通过跨学科技术整合与风险管理,有望实现消毒效能与水质安全的双重保障。 前衍可以提供的研究用化学品 中文名 英文名 CAS号 链接 三溴甲烷 Bromoform 75-25-2 订购 臭氧 Ozone 10028-15-6 订购 氨 Ammonia 7664-41-7 订购

2025-03-14

四起危险化学品非法经营运输案例

警惕非法经营危险化学品,涉及“新能源动力液”销售! 近日,佛山市应急管理部门根据群众举报,对某新能源科技公司进行了核查。发现该公司在住宅小区商铺、商场、超市等区域,以商铺、店铺等为经营主体,涉嫌违规推广销售“新能源动力液”。经查询该产品检测报告和产品技术说明书,该“新能源动力液”属于易燃液体,且具有急性毒性和生殖细胞突变性。其化学成分包含甲醇、甲基叔丁基醚和石脑油,闪点低于60℃,存在非法经营、储存危险化学品的嫌疑。我局已加强对相似经营场所的排查整治,并计划抽检、查验类似产品,依法严惩非法经营、储存危险化学品的行为。 需强调的是,未取得危险化学品经营许可证进行相关活动是违法行为。根据《危险化学品安全管理条例》第七十七条第三款规定,此类行为将被责令停止,违法所得和危险化学品将被没收,并面临10万元至20万元的罚款;若构成犯罪,将依法追究刑事责任。各商家和经营主体务必高度重视,确保所售产品不涉及危险化学品,以杜绝非法经营行为。 相关法律依据 《危险化学品安全管理条例》 第三十三条第一款明确规定,国家对危险化学品经营实施许可制度,任何单位和个人未经许可,均不得从事危险化学品经营活动。 第七十七条第三款进一步指出,若违反该条例规定,未取得危险化学品经营许可证而擅自经营,安全生产监督管理部门将责令其立即停止经营活动,并没收违法所得和违法经营的危险化学品,同时处以10万元至20万元的罚款;若构成犯罪,将依法追究刑事责任。 深圳首例非法运输危化品入刑案件,涉事司机、企业负责人同罪同罚! 2018年10月16日,深圳市交通运输局在宝安区一收费站开展例行检查时,发现一辆粤Y号牌重型厢式货车载有危险化学品硼酸,市交通运输局根据《深圳市安全生产领域行政执法与刑事司法衔接工作暂行办法》向深圳市交警局移送了此宗非法运输危险化学品涉嫌危险驾驶案件。 深圳交警了解案件相关信息后,立即开展调查工作。多部门联合执法后,政府各部门加强了数据互联互通。非法运输危化品,不再止步于行政处罚,情节严重的可能面临刑罚。 办案民警在调查途中发现该危化品运输车驾驶员及车辆所属公司不可谓不大胆。运输车辆及驾驶员没有危险货物道路运输许可,公司负责人明知故犯,涉嫌共同犯罪。 1、追究个人责任 驾驶员:未取得许可证从事危化品运输。 驾驶员陈某所属的化工公司尚未取得危险货物道路运输许可,其行为涉嫌未取得危险货物道路运输许可,他擅自从事危险化学品运输活动的行为已经触犯了刑法。 2、追究主体责任 公司负责人:明知无许可证仍指派驾驶员运输危化品。 涉事公司车辆管理人、责任人总经理陆某在明知其公司车辆和驾驶员均未取得道路危险货物运输许可的情况下,仍然指派该公司司机陈某驾驶公司普通货运车辆运输危险化学品硼酸,陆某的行为已经涉嫌构成危险驾驶共同犯罪。 3、涉事人员双双被拘 陈某、陆某二人对犯罪事实供认不讳,2019年5月9日,深圳交警根据《中华人民共和国刑法》第一百三十三条之一第(四)项之规定,对嫌疑人陆某、陈某依法采取强制措施。 2019年11月20日,宝安区人民法院依法对该案做出判决:被告人陈某、陆某犯危险驾驶罪,依法判处拘役四个月,缓刑八个月,并处罚金人民币一万二千元。 该案为深圳市首宗行政执法单位,根据《深圳市安全生产领域行政执法与刑事司法衔接工作暂行办法》移送公安机关交警部门办理的非法运输危险化学品涉嫌危险驾驶案件,对切实保护人民群众生命和财产安全,规范我市危险化学品运输,预防涉危险化学品交通安全事故有重要意义。 危化品运输车辆运载的是“移动的危害”。因此,负责生产运输的企业及人员必须具备相关许可证明。对于存在各类交通隐患的车辆,深圳交警一经发现必定严厉查处! 1、严格源头管理 危险化学品运输企业要设立专门的安全管理机构并配备专业人员,杜绝无资质车辆和人员装运危险化学品,杜绝超载超装车辆出厂出库。 2、加强车辆检查,持证上路 危险化学品运输车辆必须取得道路运输管理机构核发的车辆营运证并随车携带,车身和尾部要悬挂明显警示标志。 3、规范装载货物 危险化学品货物装载要匀称平衡、整体固定,做到一车一货,不同危险化学品不能混装。 4、遵守交通规则 不得超载运输,要按照规定的时间、线路行驶,不得随意变更路线,要与旁车保持安全距离。 沈阳某物流有限公司未取得危险化学品许可证从事危险化学品经营案 2022 年 2 月,沈阳市应急管理局接到某区税务局提供线索,沈阳某物流有限公司在办理业务过程中疑似提供假冒危险化学品经营许可证。市局执法队当即派出执法人员开展核查,并与公安、检察机关会商研判后开展行动,现场查扣了该公司购买的假冒危险化学品许可证。经询问,该公司负责人韦某为尽快取得税务局开具和购买发票的权限,授意员工周某从孙某处购买假“危险化学品经营许可证”,价格为 600 元。通过深入调查,韦某还存在向辽宁某建设集团销售-35#柴油 10 吨的违法行为。 孙某等人的行为涉嫌违反《中华人民共和国刑法》第二百八十条第一款,市应急管理局以涉嫌买卖、伪造国家机关证件、印章罪将犯罪嫌疑人孙某等移送公安机关处理,依法追究刑事责任。同时,对该公司未取得危险化学品经营许可证从事危险化学品经营的违法行为给予 10 万元人民币的行政处罚。 资阳市无证销售危险化学品案 2024年5月6日,资阳市应急管理局接到网络举报:安岳县某电器经营部涉嫌无证销售危险化学品。2024年5月6日资阳市应急管理局执法人员对安岳县某电器经营部进行调查核实。 经现场核查,安岳县某电器经营部销售的制冷剂金冷R-32、金冷R-22、优氏澜R-32属于危险化学品。安岳县某电器经营部于2024年3月11日下单订购了制冷剂金冷R-32共6桶(9KG/桶)、金冷R-22共6桶(3KG/桶)、优氏澜R-32共3桶(3KG/桶)。截止2024年5月6日,安岳县某电器经营部销售金冷R-22共6桶,销售金额1020元,获利120元;金冷R-32、优氏澜R-32均未销售。 其行为违反了《危险化学品安全管理条例》第三十三条第一款“国家对危险化学品经营(包括仓储经营,下同)实行许可制度。未经许可,任何单位和个人不得经营危险化学品”的规定,依据《危险化学品安全管理条例》第七十七条第三款“违反本条例规定,未取得危险化学品经营许可证从事危险化学品经营的,由安全生产监督管理部门责令停止经营活动,没收违法经营的危险化学品以及违法所得,并处10万元以上20万元以下的罚款;构成犯罪的,依法追究刑事责任。”的规定,依据《中华人民共和国行政处罚法》第五条第二款“设定和实施行政处罚必须以事实为依据,与违法行为的事实、性质、情节以及社会危害程度相当。”的规定和第三十三条第一款“……初次违法且危害后果轻微并及时改正的,可以不予行政处罚。”的规定,鉴于安岳县某电器经营部属于初次未取得危险化学品经营许可证从事危险化学品经营活动,销售金额小,且销售危险化学品危害程度低并仅用于正常维修活动,按要求立即停止其危险化学品储存、经营活动。

2025-03-07

纳米材料与类器官结合产生的机遇

类器官是一种来源于自体细胞培养的多细胞三维组织,被认为是动物模型的优质替代模型。类器官模型具有比二维细胞模型寿命更长以及完全没有与动物试验相关的伦理问题等优势。此外,类器官具有器官的鲜明特征,与实际器官具有高度的相似性,类器官的显著细胞异质性复制了真实器官的结构和复杂性。 类器官作为利用干细胞自组织形成的三维微型器官模型,近年来在基础研究和个性化医疗中展现出巨大的潜力。这些微型结构不仅能够模拟原生器官的结构和功能,还为疾病模型、药物筛选和再生医学提供了全新途径。与此同时,纳米技术的迅速发展为类器官的构建与应用注入了新的活力。 类器官与纳米材料的结合:新型工具的诞生 类器官的构建依赖于干细胞的分化和自组织能力,而纳米材料通过物理信号和化学信号的精准调控,显著提升了干细胞的分化效率。例如,金纳米颗粒(AuNPs)能够作为纳米载体,将神经营养因子递送至诱导多能干细胞(iPSCs)形成脑类器官,显著提高相关基因的表达水平。此外,磁性纳米颗粒(MNPs)通过动态磁场作用,成功实现了胚胎干细胞(ESCs)向心肌细胞的定向分化。 纳米材料还在构建3D微环境方面展现了独特优势。传统的类器官培养主要依赖二维(2D)细胞培养技术,这种技术难以完全模拟体内的三维微环境。纳米材料,如氧化锌(ZnO)纳米棒和石墨烯氧化物(GO),能够提供三维支架结构,改善细胞与细胞外基质(ECM)之间的相互作用,促进类器官的成熟和功能化。通过磁悬浮培养技术,将含有磁性纳米颗粒的细胞悬浮于液气界面,为类器官的构建提供了高效且无支架的解决方案。 纳米材料助力3D打印类器官 3D打印技术为类器官的规模化生产和精准构建提供了新工具,而纳米材料的引入进一步提升了打印效率和生物功能性。例如,甲基丙烯酸改性壳聚糖(ChMA)与纳米羟基磷灰石(nano-HAp)复合的生物墨水,不仅在打印过程中表现出良好的流变性和结构稳定性,还能显著促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的增殖与分化。另一项研究利用含超顺磁性氧化铁(USPIO)纳米颗粒的凝胶打印胆管类器官,不仅能够实时监测打印结构的功能状态,还可通过磁共振成像(MRI)追踪组织修复进程。 尽管如此,3D打印类器官的稳定性和可重复性仍然是制约其广泛应用的重要因素。研究者通过将金属纳米颗粒与水凝胶基质结合,改善了打印过程中材料的机械性能和生物相容性,为未来大规模类器官的定制化生产铺平了道路。 纳米材料在毒性评估中的应用 纳米材料的生物安全性是其能否广泛应用于类器官构建的重要前提。类器官由于其高度模拟体内组织环境的特性,为纳米材料的毒性评估提供了理想平台。例如,利用肾类器官评估黑磷量子点(BP-QDs)的生物安全性发现,这些纳米材料可通过非折叠蛋白反应导致肾脏损伤。此外,通过脑类器官研究发现,较高浓度的银纳米颗粒(AgNPs)会显著抑制神经突起的生长,并引发神经发育毒性。这些研究不仅揭示了纳米材料潜在的毒性机制,也为其安全性优化提供了科学依据。 纳米材料与类器官的结合为个性化医疗带来了革命性机遇。从毒性评估到疾病模型,从3D打印到功能化设计,纳米技术正在推动类器官从实验室走向临床。然而,为了实现这一愿景,研究者需进一步解决纳米材料的安全性、可重复性及其在类器官中的长期稳定性等问题。随着技术的不断进步,纳米材料与类器官的交叉研究必将在生物医学领域开辟更加广阔的天地,为患者提供更精准、更高效的个性化治疗方案。 前衍可供研究的部分纳米材料 中文名 CAS号 链接 纳米氧化锌 1314-13-2 订购 复壁碳纳米管 308068-56-6 订购 纳米碳酸钙 471-34-1 订购 石墨烯 1034343-98-0 订购 多壁碳纳米管 1333-86-4 订购 纳米级氧化钛 1317-80-2 订购 纳米二氧化钛 13463-67-7 订购 磷酸锆(纳米) 13772-29-7 订购 黑磷纳米片 7723-14-0 订购 碲化锡 12040-02-7 订购 纳米二氧化硅 60676-86-0 订购 亲水型纳米二氧化硅 7631-86-9 订购 疏水型纳米二氧化硅 68611-44-9 订购 纳米碳化硅 409-21-2 订购 巴克明斯特富勒烯 99685-96-8 订购 纳米金刚石 7782-40-3 订购 富勒烯 131159-39-2 订购 纳米四氧化三铁 1317-61-9 订购 纳米氧化钙 1305-78-8 订购 纳米氧化钴 1308-06-1 订购

2025-02-28

环保新希望-光催化PFAS低温脱氟技术取得重大进展

全氟和多氟烷基物质(PFAS)具有独特的热稳定性、化学稳定性、疏水及疏油特性等,广泛应用于化工、电子、医疗设备、纺织机械、核工业等领域。然而碳-氟键的惰性导致PFAS在自然环境或温和条件下难以降解,PFASs也因此被称为“永久化学品”。例如,大量废弃的全氟辛酸(PFOA),全氟辛磺酸(PFOS)等在自然界无法降解,已在自然水域、生物体甚至人体内检测到。它们在人体的富集会影响发育、生殖等,还会造成肝中毒、内分泌紊乱及致癌等危害。此外,特氟龙在260摄氏度可维持多年不分解,在500℃以上分解时则会释放出有毒气体。因此,被废弃于自然界的PFAS引发了一系列环境及健康问题。 近日,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学系的研究团队创制了一种超级光还原剂,并基于此发展了低温的催化还原特氟龙等全氟及多氟烷基化合物的高效降解。相关成果已以“Photocatalytic low-temperature defluorination of PFASs”为题发表在Nature上。 目前,全氟和多氟烷基物质(PFAS)的降解方法主要包括水热法、机械化学法、电化学法、等离子体法以及过渡金属催化法等。现在的降解方式主要还是通过高温高压或输入大量能量对全氟和多氟烷基物质的结构进行破坏。这些方法具有能量损耗大、成本高、处理不完全、毒性大、污染高等缺点。亟需寻找一种廉价、原子经济性高、绿色环保、温和的方式来降解这些全氟和多氟烷基物质(PFAS),尤其是PTFE的降解。 围绕上述挑战,研究团队基于在特定光照下具有超强还原性的原理,设计创制了超级有机光还原剂(取名为KQGZ),首次实现了低温下(40-60 ℃)的特氟龙及小分子PFAS的完全脱氟矿化,将其高效回收为无机氟盐和碳资源。 光催化PFASs低温脱氟示意图 还原剂是能够提供电子的化学物质;而超级还原剂则是能够把电子注入到还原电位低于负 3 伏特的化学键的电子供体。 超级光还原剂KQGZ的设计灵感源于高度扭曲的咔唑核结构,这一结构能够有效促进电子的导出和还原反应。这一发现不仅为PFAS的降解提供了新的思路,也推动了光还原催化剂的研究进展。该研究首次证明,激发态氧化电位并非判断光催化剂还原能力的唯一标准,超级还原剂的创新性设计使其在现有的百余类反应中均取得了令人满意的结果。 KQGZ的广谱性能使它能够破坏强碳-杂原子以及杂-杂原子键,使得在环境中难以降解的PFAS能够得到彻底去除。这种技术的突破为解决持久性有机污染物问题提供了新的解决方案,具有极大的环保意义。 前衍可供研究的部分PFAS(全氟和多氟烷基物质) 中文名 缩写 CAS号 链接 全氟戊酸 PFPeA 2706-90-3 订购 全氟己酸 PFHxA 307-24-4 订购 全氟庚酸 PFHpA 375-85-9 订购 全氟辛酸 PFOA 335-67-1 订购 全氟壬酸 PFNA 375-95-1 订购 全氟癸酸 PFDA 335-76-2 订购 全氟十一酸 PFUnDA 2058-94-8 订购 全氟十二酸 PFDoDA 307-55-1 订购 全氟丁烷磺酸 PFBS 375-73-5 订购 全氟己烷磺酸 PFHxS 355-46-4 订购 全氟辛烷磺酸 PFOS 1763-23-1 订购 全氟癸烷磺酸 PFDS 335-77-3 订购

2025-02-21

人工智能推动科研范式第五次变革

科研范式”这一概念第一次被提出,是在美国科学哲学家托马斯·库恩所写的《科学革命的结构》一书中。他认为,“范式”是从事某一科学的研究者群体所共同遵从的世界观和行为方式,是为了保障科研活动高效有序运转所遵循的普遍法则。 在科学发展的特定时期,通常由一种范式主导。随着主导范式被广泛接受和长期应用,往往会出现当前范式难以解释的科学发现。当这些问题逐渐积累到引发质变时,新的科研范式呼之欲出,并逐渐取代旧范式。科学的发展就是通过一系列“范式转换”实现,每一次转换都是一次科学观念的根本变革。 过去千百年来,传统范式经历了四个阶段的演化历程:第一阶段为经验范式,主要通过实验描述自然现象;第二阶段为理论范式,主要通过模型或归纳法进行科学研究;第三阶段为计算范式,指使用计算机进行仿真模拟来解决各个学科中的问题;第四阶段为数据范式,指通过大数据分析研究事物内在的关系得到结论。 现今科学研究中,尤其是材料科学、合成生物学、化学、天文学和地球科学等领域,科学数据呈现出爆炸式增长。为了从这些海量数据中挖掘出知识规律,传统方法(如计算机仿真和手动实验)常显得力不从心。例如,在2005至2015年间,基因组学的序列数据几乎每7个月就要翻一番。而在天文学中,自1990年起运行的哈勃太空望远镜每周能传回约20GB的原始数据。 这正是科研人员长期以来面临的难题:一是科研成果在实际应用中的挑战;二是数据收集、处理与分析效率较低;三是大部分科研团队依旧采取“作坊式”工作模式,而平台化合作较为稀少;四是在材料研发等领域依赖经验和试错的方式进行突破。这些庞大的数据需要进行分类、回归、聚类、关联分析、时间序列分析以及异常检测等处理。只有在完成这些步骤后,隐藏的模式和未知的相关性才会浮现,否则只是无效冗余。同时,现代科学已进入复杂体系时代,传统的计算方法难以应对越来越多变量和计算复杂度所带来的瓶颈。 在此背景下,人工智能的核心技术——深度学习展现出独特的优势。深度学习的设计本就源自对大数据的需求,数据处理不仅是它的强项,也是其生存和发展的基础。深度学习能在大量数据中找出规律,减轻数据爆炸带来的挑战。例如,人工实验员一天难以完成的重复实验,通过自动化平台在一天内便可高效完成上百次,大幅提高实验数据的准确性和一致性,而高质量的实验数据正是模拟和训练的基础。 人工智能技术的发展使科学家开始超越传统的四大科研范式,依托先进的计算技术,推动了第五代科研范式——利用人工智能技术对自然现象进行学习、模拟、预测和优化,从而推动科学发现和技术创新。相比于传统的科研方法,这种科研范式不仅显著提升了科学问题的解决效率,还为科研人员提供了新的研究角度与方向,开辟了探索未知的全新路径。 一个典型的例子是,2024年度诺贝尔物理学奖与化学奖均与人工智能研究相关。这一方面肯定了人工智能在促进基础科学进展中的关键作用,另一方面也预示着物理、化学等传统学科将变得更加开放,科学家们不再局限于传统的“可解释性”研究模式,而是通过实验校准不断完善模型,从而获得更全面的理解。 尽管人工智能带来了诸多益处,其应用仍需保持谨慎。科学界对其介入依然持谨慎态度,不同的声音从未停止发出。例如在生物学研究中,作为研究对象的人类个体信息和医学特征信息都包含了较多的隐私内容。在数据挖掘和分析过程中,如果数据隐私得不到有效保护,在一定程度上会影响生物学的发展以及科学研究的可信度。虽然已有部分专家学者提出了一些创新技术手段,在保证数据安全的情况下进行数据共享交换以及模型的搭建训练,但这一问题仍需进一步探索与解决。

2025-02-14

七起危险化学品违法案例

上海市公安局浦东分局破获周某仙等11人非法经营危险化学品案 2023年5月25日,浦东分局破获一起非法经营危险化学品案,累计抓获涉案人员周某仙(女,51岁,浙江衢县人)、陈某锋(男,43岁,河南商城县人)等11人,查获工业甲醇等危险化学品20余吨。 经查,周某仙、陈某锋在未取得危险化学品经营许可证的情况下,通过非法手段从江苏太仓等地采购大量工业甲醇,储存在浦东区私建的2处仓库内;招揽9名分销人员通过社交平台等方式向饭店兜售、运送工业甲醇,冒充“环保油”从中非法获利。 犯罪嫌疑人周某仙、陈某锋等11人行为均触犯了《中华人民共和国刑法》第二百二十五条的规定,涉嫌非法经营罪;依据《中华人民共和国刑事诉讼法》第八十二条的规定,依法对犯罪嫌疑人周某仙、陈某锋等11人先行拘留,取保7人,决定起诉4人。 湖南省株洲市市场监管局查处株洲市星空化玻有限责任公司无证生产危险化学品案 2023年2月7日,株洲市市场监管局收到湖南省市场监管局产品质量违法线索交办函,对相关线索进行立案调查。 经查,2022年12月,株洲市星空化玻有限责任公司从湖南某有限公司购进浓度98%硝酸20000公斤。该公司在未取得工业级硝酸《全国工业产品生产许可证》情况下,生产浓度65%—68%(±2)的工业级硝酸5500公斤。上述违法行为存续期间,未对外销售,无违法所得,总货值金额14874元。当事人已停止生产该产品。 当事人的行为违反了《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》第五条的规定,2023年4月21日,依据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》第四十五条的规定,株洲市市场监管局对当事人未取得工业产品生产许可证擅自生产列入目录产品的行为处以没收违法生产的浓度为65%—68%(±2)工业级硝酸5500kg、罚款人民币14874元的行政处罚。 广东省珠海市应急管理局严惩非法经营危险化学品违法行为案例 2024年3月15日,珠海市香洲区应急管理局执法人员检查发现珠海某贸易有限公司在位于金鸡路433号6栋副楼储存了氢氟酸、次氯酸钠等危险化学品共约20余吨。经查实,该公司从事次氯酸钠储存、稀释、分装、销售行为是未经许可的危险化学品经营行为。该公司经营氢氟酸等9种危险化学品未在公司的危险化学品经营许可证许可范围内,认定该公司未经许可经营危险化学品。该公司储存酒精、石油醚、氢氟酸,但未按照酒精、石油醚、氢氟酸的危险特性采取防火、防爆、防泄漏等安全防范措施,没有将危险化学品储存在危险化学品专用仓库内。该公司向香洲区应急管理局提交危险化学品经营许可证办证申请中的经营方式为贸易经营,但实际上该公司在申请的经营场所外租用场地长期从事带储存经营危险化学品活动。 9月12日,香洲区应急管理局依据《危险化学品安全管理条例》第七十七条第三款、第八十条第(四)项、《危险化学品经营许可证管理办法》第二十六条、《安全生产违法行为行政处罚办法》第五十三条的规定,对该公司违法行为作出处罚决定,合并处罚款人民币210,000元,没收违法所得人民币1,013,688.37元,没收违法经营的氢氟酸1吨、次氯酸钠溶液19吨,撤销危险化学品经营许可证。同时结合调查掌握的事实,根据国务院《行政执法机关移送涉嫌犯罪案件的规定》,拟将该企业法定代表人涉嫌构成危险作业罪一案移送公安机关。 广东省东莞市应急管理局查处危险化学品违法承租储存案 2024年8月8日,东莞市应急管理局麻涌分局(以下简称“麻涌应急管理分局”)执法人员对位于东莞市麻涌镇的东莞某仓储有限公司进行执法检查,在该公司内发现江门市某化工原料有限公司涉嫌存在违反《危险化学品安全管理条例》有关规定,未将危险化学品(乙醇胺、二乙醇胺)储存在专用仓库内。结合相关调查取证,发现该仓储有限公司将麻涌公司仓库出租给广州市某化工贸易有限公司,未与承租单位签订专门的安全生产管理协议,且未在《仓储服务合同》中约定各自的安全生产管理职责。 麻涌应急管理分局执法人员在案件调查的过程中依法对案件涉及单位的相关人员进行询问,并制作《调查询问笔录》,确认东莞某仓储有限公司把仓库出租给广州市某化工贸易有限公司后,未与承租单位签订专门的安全管理协议,且未在《仓储服务合同》中约定各自的安全生产管理职责。 涉事化工原料有限公司存在未将危险化学品(乙醇胺、二乙醇胺)储存在专用仓库内的行为,违反了《危险化学品安全管理条例》第二十四条第一款的规定,依据《危险化学品安全管理条例》第八十条第一款第(四)项的规定,决定给予处罚款人民币85000元的行政处罚。 涉事仓储有限公司存在将生产经营场所出租给其他单位,未与承租单位签订专门的安全生产管理协议,且未在租赁合同中约定各自的安全生产管理职责的违法行为,违反了《中华人民共和国安全生产法》第四十九条第二款的规定,依据《中华人民共和国安全生产法》第一百零三条第二款及参照《东莞市应急管理局适用〈中华人民共和国安全生产法〉行政处罚自由裁量标准(试行)》第33条第(1)项的规定,东莞市应急管理局麻涌分局决定就上述违法行为对该企业作出罚款人民币10000元的行政处罚、对该公司主要负责人黄某作出罚款人民币2000元的行政处罚。 安徽省安庆潜山市应急管理局严厉打击违法储存危化品案(三起) 案例1 2024年6月26日,安庆潜山市应急管理局执法检查过程中发现,叶某某在个人租赁的位于潜山市梅城镇某村民组的民房内,存放醇基燃料(主要成分为甲醇)约350千克。根据现场检查情况,通过查阅资料、谈话询问、抽样送检等,并经应急管理部危化品登记中心检测,叶某某储存的醇基燃料闭杯闪点为11.5℃,属于危险化学品。 该行为违反了《危险化学品安全管理条例》第二十四条第二款的规定,依据《危险化学品安全管理条例》第六条第二项,和《中华人民共和国安全生产法》第六十九条的规定,潜山市应急管理局于7月24日将该案件移送潜山市公安局进一步审理。 案例2 2024年7月12日,执法检查过程中发现潜山市某新能源科技有限公司将800余千克未知液体(主要存放在塑料吨桶)存放于痘姆乡一废弃小学内,该公司未取得相应资质。经第三方技术鉴定,该公司存放于原料桶3、原料桶6、原料桶7内的液体物质均属于危险化学品。 该行为违反了《危险化学品安全管理条例》第二十四条第二款的规定,依据《危险化学品安全管理条例》第六条第二项,和《中华人民共和国安全生产法》第六十九条的规定,潜山市应急管理局于9月14日将该案件移送潜山市公安局进一步审理。 案例3 2024年8月9日,高新区安监局对园区某危险化学品企业进行安全专项检查时,发现企业三号丙类仓库存放丙烯酸树脂,共24桶,每桶200kg,合计4800kg。丙烯酸树脂未按设计储存在甲类仓库,且设计最大储存量800吨,企业违规储存危险化学品。 该行为违反了《危险化学品安全管理条例》第二十四条第二款的规定,依据《危险化学品安全管理条例》第八十条第五项的规定,安庆高新区安监局对企业给予责令改正,处5万元罚款的行政处罚。

2025-02-08

2024年国内批准的新药,小分子仍占半数

2024 年中国 NMPA 共批准 90 款新药(据 Insight 数据库统计),其中国产有 37 款,进口 53 款。 在这些新药中,小分子仍是创新主力,其次是抗体类药物,其他类型药物包括多肽、ADC、细胞治疗、核酸等。 从疾病领域来看,肿瘤仍是创新药汇聚之地,2024 年共批准 31 款抗肿瘤新药;紧随其后的是罕见病和内分泌代谢领域,均批准 12 款新药;其他领域包括神经/精神、自免、感染、血液等,也都有创新产品获批上市。 值得指出的是,2024 年 NMPA 批准的 90 款新药中,已经有 19 款通过医保谈判纳入了 2024 年国家医保目录,包括 13 款国产新药和 6 款进口新药。 EGFR-TKI 继续内卷 肺癌领域 EGFR-TKI 药物在 2024 年持续发力,共有 3 款新药上市。 其中倍而达药业瑞齐替尼、圣和药业瑞厄替尼的获批上市,标志着国内三代 EGFR-TKI 药物市场已然形成六雄争霸局面,竞争持续白热化。 另外 1 款获批的 EGFR-TKI 新药是晨泰医药从阿斯利康引进的佐利替尼,与众不同的是,该药物具有完全穿透血脑屏障的能力,是全球首个针对肺癌脑转移的 EGFR-TKI 新药,为 EGFR 突变肺癌脑转移患者带来了新的治疗选择。 目前国内已获批的三代 EGFR-TKI 药物名称 企业名称 国内首次获批时间 具体适应症 奥希替尼 阿斯利康 2017.03 二线治疗EGFR T790M阳性NSCLC, 一线治疗EGFR突变NSCLC, EGFR敏感突变NSCLC的术后辅助治疗, 联合化疗一线治疗EGFR突变NSCLC 阿美替尼 翰森制药 2020.03 二线治疗EGFR T790M阳性NSCLC, 一线治疗EGFR 19del或21 L858R突变NSCLC 伏美替尼 艾力斯医药 2021.03 二线治疗EGFR T790M阳性NSCLC, 一线治疗EGFR 19del或21 L858R突变NSCLC 贝福替尼 贝达药业 2023.05 二线治疗EGFR T790M阳性NSCLC, 一线治疗 EGFR 19del或21 L858R突变NSCLC 瑞齐替尼 倍而达药业/石药集团 2024.05 二线治疗EGFR T790M 多个靶点迎来首款国产新药 首个国产 KRAS G12C 抑制剂 劲方医药自主研发的氟泽雷塞,是国内首个 KRAS G12C 抑制剂,信达拥有中国的开发商业化权益,24 年 8 月获批用于治疗至少接受过一种系统性治疗的 KRAS G12C 突变型晚期非小细胞肺癌。 KRAS 曾有「不可成药」靶点之称,随着 21 年安进公司的 Sotorasib 的上市,众多企业开始扎堆布局 KRAS,截止目前美国和中国各批准 2 款 KRAS G12C 抑制剂,均通过加速批准上市。 首个国产 TROP2 ADC 芦康沙妥珠单抗是科伦博泰开发的一款 TROP2 ADC 药物,已获批用于治疗既往至少接受过 2 种系统治疗的不可切除的局部晚期或转移性三阴性乳腺癌,是国内首个、全球第二个获批上市的 TROP2 ADC 药物。 此外,该药物还斩获了四项 CDE 突破性疗法认定,其用于三线和二线治疗晚期或转移性 EGFR 突变非小细胞肺癌的适应症,也分别在去年 8 月和 10 月申报上市,据 Insight 数据库预测有望在 25 年 Q1 和 Q2 获批。 首个国产 MEK 抑制剂 科州制药的妥拉美替尼获 NMPA 附条件批准上市,用于含抗 PD-1/PD-L1 治疗失败的 NRAS 突变的晚期黑色素瘤患者,成为首款国产 MEK 抑制剂。 淋巴瘤领域全球首个高选择性 JAK1 抑制剂 戈利昔替尼是迪哲医药自主研发的高选择性 JAK1 抑制剂,用于治疗复发难治性外周 T 细胞淋巴瘤(PTCL)。 PTCL 是一种高度异质性和强侵袭性的非霍奇金淋巴瘤,发病机制复杂,一线治疗方案以蒽环类化疗为主,一线治疗后复发患者预后差且缺乏更多有效治疗方案,戈利昔替尼的上市成为了全球首个通过靶向 JAK/STAT 通路治疗复发难治性 PTCL 的全新作用机制新药。 内分泌代谢领域再添重磅新药 替尔泊肽 2 型糖尿病和肥胖适应症均在国内获批 降糖减重领域明星靶点 GLP-1,在去年又迎来一个重磅产品,礼来的替尔泊肽首次在华获批上市。这是目前全球首个且唯一获批的 GIPR/GLP-1R 双靶点激动剂新药,在去年 5 月 和 7 月,其 2 型糖尿病和肥胖适应症相继在中国获批。 在减肥赛道爆火的当下,替尔泊肽的出现无疑让该赛道再起硝烟,同样作为 GLP-1 药物,势必要和早已声名鹊起的司美格鲁肽相提并论。在一项替尔泊肽和司美格鲁肽头对头的 Ⅲ 期研究中(SURMOUNT-5),替尔泊肽在第 72 周的平均减重效果(-20.2%)显著优于司美格鲁肽(-13.7%)。 国产 PCSK9 单抗添新将 降脂明星靶点 PCSK9 在 23 年迎来首个国产单抗获批后(信达的托莱西单抗),24年又有 2 款国产品种走向台前,分别是君实生物的昂戈瑞西单抗和康方生物的伊努西单抗。此外,恒瑞的瑞卡西单抗也在今年 1 月 10 日获批。 至此,国内已经有 7 款靶向 PCSK9 的产品获批上市,包括 6 款单抗,1 款 siRNA 药物。 国产自免药物大爆发 2024 年国产自免药物迎来密集收获期,有 3 款获批上市,分别是在同一天获批的 IL-17A 单抗(恒瑞医药夫那奇珠单抗、智翔金泰赛立奇单抗),以及康诺亚的 IL-4R 单抗司普奇拜单抗。 上述 3 款药物的获批,标志着国产自免药物的崛起,打破了既往外资药企在该领域的垄断地位。 另外,纵观当下 IL-17A 和 IL-4R 单抗市场,不难发现,IL-17A 单抗竞争更为激烈,全球已有 6 款药物上市,1 款处于申请上市,如何赢得更多市场份额成为制胜关键。 反之,IL-4R 药物领域,全球仅有两款药物上市(即赛诺菲/再生元的度普利尤单抗、康诺亚的司普奇拜单抗),当下竞争相对缓和。但值得注意的是,已有 8 款国产 IL-4R 单抗处于临床 Ⅲ 期阶段,放眼未来,该领域的竞争激烈程度同样不可小觑。 国产双抗迎来重大突破 去年 5 月,康方生物自主研发的 PD-1/VEGF 双特异性抗体依沃西单抗获 NMPA 批准上市,用于联合培美曲塞和卡铂,治疗经 EGFR-TKI 治疗后进展的 EGFR 基因突变阳性的局部晚期或转移性非鳞 NSCLC。 依沃西单抗不仅是全球第一个获批上市的「肿瘤免疫+抗血管生成」机制的双特异性抗体,也是中国第二个独立自主开发获批上市的双特异性抗体新药。 除已经获批的 EGFR 突变晚期非鳞 NSCLC 后线人群的适应症外,更让业界眼睛一亮的是,依沃西单抗在 PD-L1 阳性晚期 NSCLC 一线治疗的 Ⅲ 期临床中取得成功(HARMONi-2 研究),成为全球首个单药头对头击败「药王」 K 药的药物。凭借该结果,康方生物在 2024 年 7 月向 NMPA 递交了上市申请,Insight 数据库预测有望在 25 年 Q1 获批,届时依沃西单抗将改变该领域长期以 PD-1 单抗为主的治疗格局,具有里程碑意义。 跨国药企持续发力 从获批数量上看,24 年获批的新药仍以进口居多,其中多家跨国药企的全球首创新药在中国获批。 比如安斯泰来的全球首创靶向 Nectin-4 的 ADC 药物维恩妥尤单抗、强生全球首个靶向 BCMA 和 CD3 的双抗特立妥单抗、礼来全球首个非共价、可逆 BTK 抑制剂匹妥布替尼,以及百时美施贵宝全球首创 Myosin 抑制剂玛伐凯泰等重磅新药均在国内获批,为国内相关患者带来新的治疗选择。 前衍可供研究的部分化合物 中文名 英文名 CAS号 链接 奥希替尼 Osimertinib 1421373-65-0 订购 替尔泊肽 Tirzepatide 2023788-19-2 订购 恩替司他 Entinostat 209783-80-2 订购 依匹哌唑 Brexpiprazole 913611-97-9 订购 玛伐凯泰 Mavacamten 1642288-47-8 订购 西司他丁 Cilastatin 82009-34-5 订购 亚胺培南 Imipenem 64221-86-9 订购 佐利替尼 Zorifertinib 1626387-80-1 订购 瑞普替尼 Ripretinib 1442472-39-0 订购 米洛巴林苯磺酸盐 Mirogabalin besylate 1138245-21-2 订购

2025-01-21

2025年全球畅销药前十预测,GLP-1产品独占4款

12月10日,《Nature Reviews Drug Discovery》期刊发表了2025年全球畅销药TOP10预测。前三名并不意外——Keytruda(帕博利珠单抗:俗称“K药”)、Ozempic(司美格鲁肽:减重领域爆火)和Mounjaro(替尔泊肽:同样减重领域爆火),与今年前三季度的销售表现吻合。值得注意的是,有4款GLP-1产品进入了预测名单,他们都属于代谢治疗领域。此外,畅销药榜单常客Dupixent(度普利尤单抗)和Skyrizi(利生奇珠单抗)两款自免药物也仍在榜单中,位居4、5位。 2025年全球畅销药TOP10(亿美元) 序号 通用名 商品名 公司 靶点 适应症 销售额预测 1 帕博利珠单抗 Keytruda 默沙东 PD-1 肿瘤 309.9 2 司美格鲁肽 Ozempic 诺和诺德 GLP-1R 代谢 222.5 3 替尔泊肽 Mounjaro 礼来 GLP-1R/GIPR 代谢 197.9 4 度普利尤单抗 Dupixent 赛诺菲 IL-4Rα 自免 169.4 5 利生奇珠单抗 Skyrizi 艾伯维 IL-23 自免 137.2 6 阿哌沙班 Eliquis BMS Factor Xa 心血管 135.2 7 比克恩丙诺 Biktarvy 吉利德 HBV polymerase/ HIV-1 integrase/ HIV-1reverse transcriptase 感染 134.3 8 司美格鲁肽 Wegovy 诺和诺德 GLP-1R 代谢 133.6 9 达雷妥尤单抗 Darzalex 强生 CD38 肿瘤 131.7 10 替尔泊肽 Zepbound 礼来 GLP-1R/GIPR 代谢 113.1 适应症覆盖广,“K药”有望再次成为“药王” 凭借着对肿瘤适应症的全面覆盖,Keytruda(帕博利珠单抗)在肿瘤领域一路狂奔,2023年的全球销售收入已达到250.11亿美元,首次登顶全球畅销药第一,成为新的“药王”,并且与第二名Humira(阿达木单抗)拉开了近百亿美元的差距。2024年上半年,“K药”再次登顶“药王”,其全球销售额为142.17亿美元。默沙东财报显示,2024年前三季度,帕博利珠单抗贡献了216.46亿美元,同比增长18%。 2023年全球畅销药TOP10(亿美元) 序号 药品 公司 适应症 2023年销售额 1 Keytruda (帕博利珠单抗) 默沙东 肿瘤 250.11 2 Humira (阿达木单抗) 艾伯维 自免 144.04 3 Ozempic (司美格鲁肽) 诺和诺德 代谢 139.17 4 Eliquis (阿哌沙班) BMS/辉瑞 心血管 122.06 5 Biktarvy (比克恩丙诺) 吉利德 感染 118.5 6 Dupixent (度普利尤单抗) 赛诺菲/再生元 自免 115.88 7 Comirnaty (新冠疫苗) 辉瑞/BioNtech 感染 112.2 8 Stelara (乌司奴单抗) 强生 自免 108.58 9 Jardiance (恩格列净) BI/礼来 代谢 107.5 10 Opdivo (纳武利尤单抗) BMS/小野 肿瘤 100.35 自2014年上市以来,K药已在全球范围内获批40个适应症,这些适应症涵盖了多种癌症类型。Keytruda的适应症探索仍未触及边界,自2023年至今又陆续拿下了宫颈癌等10项新的适应症。随着默沙东对其适应症及其治疗组合的持续探索,以及明年有望上市的帕博利珠单抗皮下注射剂型带来的助力,Keytruda的销售额仍然会继续爬升。根据Evaluate副总裁Paul Verdin的预测,其销售峰值可达到310亿美元。 Keytruda自2023年至今新增的适应症 获批时间 适应症 2023/1/27 作为手术切除且铂类化疗后的IB期(T2a≥4厘米)、II期或IIIA期非小细胞肺癌 (NSCLC)成年患者的辅助治疗 2023/3/28 不可切除或转移性MSI-H或dMMR实体瘤的成年和儿童患者 2023/10/16 联合含铂化疗作为可切除(肿瘤≥4厘米或淋巴结阳性)非小细胞肺癌(NSCLC)患者的新辅助治疗,单药作为手术后的辅助治疗 2023/11/1 联合吉西他滨和顺铂治疗局部晚期不可切除或转移性胆道癌(BTC)患者 2023/11/16 联合化疗作为局部晚期不可切除或转移性人表皮生长因子受体2(HER2)阴性胃癌或胃食管交界处癌成年患者的一线治疗 2023/12/15 联用维恩妥尤单抗治疗局部晚期或转移性尿路上皮癌成人患者 2024/1/12 联合化疗治疗FIGO(国际妇产科联合会)III-IVA期宫颈癌患者 2024/1/25 既往接受过除含PD-1/PD-L1方案以外的全身治疗的乙型肝炎继发性HCC患者 2024/6/17 先联合卡铂和紫杉醇,随后单药治疗原发性晚期或复发性子宫内膜癌成年患者 2024/9/18 联合培美曲塞和铂类化疗作为不可切除的晚期或转移性恶性胸膜间皮瘤(MPM)成年患者的一线治疗 减重领域迎来爆发,多款GLP-1产品上榜 近两年,GLP-1赛道的盛况有目共睹,已经有4款产品进入2023年全球畅销药TOP100名单,其中3款产品为不同商品名的司美格鲁肽。若是按通用名计算,司美格鲁肽与帕博利珠单抗的2023年总销售额差距并不大(212 vs 250亿美元),并且双方差距在今年前三季度已经大幅缩小(206 vs 216亿美元)。另一款明星GLP-1产品Mounjaro/Zepbound(替尔泊肽)同样表现非凡,获批上市仅两年,销售额便迈过50亿美元门槛,今年还将轻松闯过百亿美元大关。 GLP-1作为非胰岛素类降糖药开发的三大热门靶点之一,近年来在减重药物领域也展现出了巨大的潜力和广阔的行业前景。此次有4款产品进入预测榜单,其中两款产品为诺和诺德不同商品名的司美格鲁肽;两款为礼来不同商品名的替尔泊肽。根据预测名单,Ozempic、Wegovy、Mounjaro和Zepbound这4款GLP-1产品在2025年将创造合计667亿美元的收入,占TOP10产品销售总额的40%。 在司美格鲁肽和替尔泊肽的带动之下,GLP-1靶点的研发热度也迅速到达了顶点。GLP-1之热至少有一半原因来自于庞大的减肥需求,正规产品稀缺的减肥市场孕育着极大的红利,任谁都想分一杯羹。未来,随着小分子GLP-1和多靶点产品逐渐进入市场,GLP-1市场的厮杀会更加激烈。 自免产品也是全球畅销药榜单的常客 Paul Verdin认为明年的榜单前5名将包含Dupixent(度普利尤单抗)和Skyrizi(利生奇珠单抗)两款自免药物。 在攻克慢阻肺病(COPD)之后,Dupixent(度普利尤单抗)的市场潜力来到了新的高度,今年这款产品将达到赛诺菲自己设立的130亿欧元销售峰值目标。Paul Verdin也认可Dupixent(度普利尤单抗)的实力,预测其2025年销售额将达到169.4亿美元。 Humira虽迟暮,但艾伯维已带着Skyrizi杀回免疫霸主卫冕之战。目前,利生奇珠单抗处于狂揽自免适应症阶段,斑块状银屑病、银屑病关节炎、克罗恩病和溃疡性结肠炎已被其拿下。Skyrizi(利生奇珠单抗)的2023年销售额为77.63亿美元,位列全球畅销药榜单第15位。从今年各家产品前三季度的情况来看,在Comirnaty(新冠疫苗)和Opdivo(纳武利尤单抗)被挤出前十之后,Skyrizi可能卡位第10。 总体而言,2025年预测名单中仅2款小分子药物上榜,余下8款为多肽药物和生物大分子药物。在往年的全球畅销药物TOP10榜单中,小分子药物和生物大分子药物的席位基本持平。随着几款小分子药物在近几年陆续失去专利保护,生物大分子药物开始主导TOP10榜单。在GLP-1药物的销售额出现爆发式增长之后,明年的榜单也将发生新的变化。 前衍可以提供的用于实验的原料化合物 中文名 英文名 CAS号 链接 帕博利珠单抗 Pembrolizumab 1374853-91-4 订购 司美格鲁肽 Semaglutide 910463-68-2 订购 替尔泊肽 Tirzepatide 2023788-19-2 订购 阿哌沙班 Apixaban 503612-47-3 订购 阿达木单抗 Adalimumab 331731-18-1 订购 达雷妥尤单抗 Daratumumab 945721-28-8 订购 乌司奴单抗 Ustekinumab 815610-63-0 订购 恩格列净 Empagliflozin 864070-44-0 订购 纳武利尤单抗 Nivolumab 946414-94-4 订购

2025-01-15

Nature Medicine:将影响2025年医学的11项临床试验

2024年的大赢家一定是减肥药索马鲁肽(诺和诺德的 Wegovy)和替尔泊肽(礼来的 Zepbound)背后的制药公司。随着其他生物技术和制药公司纷纷进入减肥市场,肥胖症必将成为未来很长一段时间的热点。那么在肥胖之外,还有什么领域值得关注、什么新药值得期待呢? 2024年12月12日,自由撰稿人Paul Webster和Natalie Healey在Nature Medicine 杂志上发表年度回顾文章Eleven clinical trials that will shape medicine in 2025。通过采访11位前沿科学家,列出了2025年的11项重磅临床试验,从朊病毒病和镰状细胞病的基因疗法到癌症和精神健康的数字工具。 朊病毒病的基因治疗 提名人:Sonia Vallabh,来自美国麻省理工学院/哈佛大学博德研究所 这位提名人是位为了自救,半路出家弃律从医(并且只用了7年就从0到博德研究所的独立实验室)的女科学家。 朊病毒病是一种由朊病毒引起的传染性脑病,主要影响人类和动物的中枢神经系统。朊病毒是一种特殊的蛋白质,能够自我复制并传播疾病。这种疾病的特征是进行性脑功能紊乱,无缓解康复,终至死亡,且死亡率为100%。 Vallabh团队开发的用于治疗朊病毒病的全新表观遗传编辑技术此前发表于《科学》杂志。此次她提名的正是一种针对朊病毒病的鞘内给药反义寡核苷酸ION-717的1/2期临床试验。目前,该研究已经在全球16个中心开展,有望在2025年底获得第一批可供分析的数据。 多元成人队列中的精准营养学探索 提名人:Leanne Redman,来自美国彭宁顿生物医学研究中心 一种健康食物,到底能够给人提供多少“健康”?这个问题的答案其实个体差异很大。就算有严格设计的临床试验,但受限的参与者特征很难完全概述食物的健康收益。 Redman提名的是一项针对大规模、多样化受试者群体进行的营养学研究,参与者超过8000名成年人,几乎不设排除标准,在他们日常的药物和健康状况的背景下,能最大程度地预测不同饮食模式对不同人群的健康影响。这项研究将于2026年夏季完成,2025年初或有前期数据披露。 CBD预防精神病 提名人:Philip McGuire,来自牛津大学 McGuire提名的是一项名为早期精神疾病分层和治疗(STEP)的研究,该研究使用已经获批用于治疗严重癫痫的大麻二酚(CBD),评估其在精神疾病中的疗效。 该研究包括三项临床试验,涉及11个国家/地区的30个中心的1000名精神疾病患者,通过神经影像学评估疗效,并尝试寻找可用的生物标志物。 该研究亮点在于囊括了处于不同疾病阶段的患者,包括高风险但未发病人群、新发病人群、治疗耐药人群。该研究预计在2025年获得CBD初步的疗效、安全性和耐受性的数据,其结果将决定CBD是否具有预防精神疾病的潜力。 镰状细胞病的碱基编辑 提名人:刘如谦(David Liu),来自哈佛大学Merkin医疗保健转化技术研究所/博德研究所 刘如谦团队开发的碱基编辑(base editing)在基因治疗上已经取得了一定的成果,目前正在开展的是首个针对造血干细胞(HSC)的碱基编辑临床试验,这项试验的结果有望影响多种血液疾病的治疗。 这项名为BEACON的研究是一项开放标签、单臂、多中心、1/2期研究,评估体外碱基编辑的HSC在严重镰状细胞病患者中的安全性和有效性。该研究预计在2025年初获得初步结果。 通过给屋顶降温防止热病 提名人:Aditi Bunker,一位流行病学家 近年来极端气候频发,尤其是夏季极端高温,造成了不少疾病和死亡。Bunker提名的是一项在西非地区进行的使用高反射率屋顶涂料降低室内温度的研究,该研究随访了600个家庭1200个个体2年间热暴露与多种身体指标的关系。这将有助于改善受严酷高温影响地区的人们的生活。 前列腺癌的放射性核素疗法 提名人:Oliver Sartor,来自梅奥诊所肿瘤科 Lu177作为前列腺癌药物在近年才取得进展。FDA已经批准其生物制剂用于治疗前列腺特异性膜抗原(PSMA)阳性的转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)成人患者。 有几项研究正在探索是否可以在更早阶段开启Lu177治疗,如已经报告结果的PSMAfore。2025年FDA将根据这项试验结果决定Lu177是否获得新的适应症。 使用AI进行宫颈癌筛查 提名人:Farida Selmouni,来自法国里昂国际癌症研究机构(IARC) 法国的全国宫颈癌筛查计划包括对未在诊所接受筛查的30-65岁女性进行HPV自我采样,但实际参与率不足20%。 Selmouni提名的项目是基于网络的多语言决策辅助工具(AI聊天机器人),针对受教育程度较低和来自弱势地区的女性进行了优化,可通过智能手机访问,为使用者提供相关的知识服务,以便提高筛查计划的参与率。 目前该项目正在进行随机对照试验,预计于2025年结束。 心理健康移动工具包(mSELY) 提名人:Keng-Yen Huang,来自纽约大学医学院 这项研究旨在解决低收入和中等收入国家青少年所面临的发育、性、生殖健康等心理健康障碍问题,通过帮助青少年建立同龄人联系的同时自我评估和管理,该项目也面向青少年父母提供心理健康教育支持。 个性化乳腺癌筛查 提名人:Suzette Delaloge,来自法国古斯塔夫·鲁西研究所(IGR) 世界上大多数国家的乳腺癌筛查策略基于年龄,从女性50岁开始执行筛查,但仅将死亡率降低了20%,且出现了较高比例的过度诊断和不必要治疗。 根据女性自身风险因素的差异,如遗传、生活方式、激素暴露,实际上可以灵活修改筛查策略。Delaloge提名的研究是目前同类研究中规模最大的,在6个国家的53000余名女性中进行,对比标准乳腺癌筛查和个性化筛查策略的优劣。 家庭菜园改善气候相关营养不良 提名人:Ina Danquah,来自德国波恩大学 Danquah提名的这项研究,是尝试通过家庭菜园解决气候变化导致的主食作物营养物质水平降低问题,以参与研究的家庭中儿童的营养状况为主要评估标准。 通过手机游戏改善自闭症儿童症状 提名人:Dennis P.Wall,来自斯坦福大学医学院 自闭症儿童存在社交方面的障碍,早期干预能一定程度上改善这些问题。该提名研究设计了一款手机游戏,可以有目的地针对社交期间眼神接触、动机、注意力等要点进行训练,并有效减少焦虑,有希望减轻儿童父母的压力、尽量减少不利于儿童融入社会的自闭症状。该游戏收集到的数据也可以用于训练人工智能工具,帮助自闭症群体。 前衍可以提供用于临床实验的原料 中文名 英文名 CAS号 链接 司美格鲁肽 Semaglutide 910463-68-2 订购 替尔泊肽 Tirzepatide 2023788-19-2 订购

2025-01-09