bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
PCN (Polychlorierte Naphthaline)
Authors: Krauß Martin
Published: August 2023

Unter den Polychlorierten Naphthalinen (PCN) versteht man eine Gruppe von 75 Einzelsubstanzen, deren Naphthalingrundkörper ein bis acht Chlorsubstituenten trägt. Die kommerziellen, technisch verwendeten PCN‐Gemische bestehen dabei stets aus einer größeren Zahl einzelner Verbindungen. PCN weisen ähnliche Eigenschaften, Toxizitäten und Umweltdynamiken auf wie die eng verwandten polychlorierten Biphenyle. Sie fanden Verwendung als Isoliermaterialien, als Öladditive und als Imprägnierungs‐ und Trägersubstanz. Die Produktion und Verbreitung ist seit den 80iger Jahren verboten. Obwohl die Umweltkonzentrationen an PCN sinkt, sind Untersuchungen notwendig; auch aufgrund lückenhafter Datensätze.
OCP (Organochlorpestizide)
Authors: Litz Norbert
Published: August 2023

Organochlorpestizide wie DDT (CAS‐Nr.: 50‐29‐3), Aldrin (CAS‐Nr.: 309‐00‐2), Dieldrin (CAS‐Nr.: 60‐57‐1), Endrin (CAS‐Nr.: 72‐20‐8) und Lindan (CAS‐Nr.: 58‐89‐9) besitzen eine insektizide Wirkung und sind ausschließlich anthropogen Ursprungs. Alle Stoffe sind heutzutage größtenteils verboten und ihr Einsatz ist nur in Ausnahmefällen möglich und streng limitiert. Der Eintrag erfolgt ausschließlich über die Landwirtschaft. Die hohe (Neuro)Toxizität, mögliche Kanzero‐, Terato‐ und Mutagenität zusammen mit der hohen Persistenz machen die Stoffe äußerst problematisch. Eine Überwachung ist zwingend notwendig. Aufgrund des Verbotes geht von diesen Stoffen in Mitteleuropa heute nur noch geringes Gefahrenpotenzial aus.
Pentachlorphenol
Authors: Nestler Angelika , Terytze Konstantin
Published: August 2023

Pentachlorphenol (PCP, CAS‐Nr. 87‐86‐5, auch 2,3,4,5,6‐Pentachlor‐1‐Hydroxybenzol) ist das pentachlorierte Derivat des aromatischen Kohlenwasserstoffs Phenol. Die mittelstarke Säure liegt im leicht basischen Bodenmilieu weitgehend dissoziiert vor, wobei die Salze allesamt gut wasserlöslich sind. PCP wurde als Bakterizid, Insektizid und Algizid in der Industrie und in der Landwirtschaft verwendet. Im Holzschutz war PCP das am häufigsten eingesetzte Fungizid. Der Einsatz von PCP ist weltweit fast zur Gänze verboten. PCP zählt zu den kritischsten Umweltchemikalien, hauptsächlich wegen seiner Persistenz, der ursprünglich starken Verbreitung und seiner Toxizität.
Bodenwaschanlagen
Authors: KuyumcU Halit
Published: August 2023

In der Systematik der Verfahren zur Bodensanierung gehören Bodenwaschanlagen zu den physikalischen bzw. chemisch‐physikalischen ex‐situ‐Verfahren. Die Einsatzbereiche der Bodenwaschanlagen werden hinsichtlich der behandelbaren Schadstoffe und der Korngrößenverteilung des Bodens bzw. des partikelförmigen Schadstoffes abgegrenzt. Da die Trennbarkeit in dispersen Systemen mit abnehmender Partikelgröße an Effizienz verliert, eignet sich die Bodenwäsche sehr gut für Kies‐ und Sandböden, weniger gut für Schluff und praktisch nicht anwendbar ist sie für tonige Böden. Bei Böden mit einer breiten Partikelgrößenverteilung vom Grobkorn bis in den Tonbereich hinein müssen dann unterschiedliche Reinigungsgrade für die entsprechenden Korngrößenbereiche berücksichtigt werden. Im Folgenden werden Prinzipien wie Flotation, Prozesswasserbehandlung, Korngrößenverteilung, Zerkleinerung und der Aufbau einer Bodenwaschanlage vorgestellt.
Thermische Bodenbehandlung
Authors: Simon Franz‐Georg , Berger Wolfgang
Published: August 2023

Mit den thermischen Verfahren können Böden über ein breites Korngrößenspektrum behandelt werden. Ein Sanierungserfolg wird vor allem bei organischen Schadstoffen erzielt, während es für die meisten Schwermetalle nicht einsetzbar ist. Bei der thermischen Bodenbehandlung gibt es sowohl in‐situals auch ex‐situ‐Verfahren, wobei den Ex‐situ‐Verfahren eine größere Bedeutung zukommt. Zu den wichtigsten thermischen Verfahren gehören: Destillation oder thermische Desorption, Pyrolyse und Verbrennung. Sie unterscheiden in dem angewendeten Temperaturbereich und den Redox‐Bedingungen.
Nitrat
Authors: Scheffer Bernhard
Published: August 2023

Nitrate sind die Salze der Salpetersäure. Sie sind alle gut bis sehr gut löslich und kommen in Böden, Gewässern und auch im Niederschlag vor. In wässrigen Lösungen wirken Nitrate gegenüber starken Reduktionsmitteln (wie z. B. Cadmium, Eisen(II)ionen) oxidierend und werden über das Nitrit teilweise bis zum elementaren Stickstoff oder sogar bis zum Ammonium reduziert. Sie werden großtechnisch hergestellt (Haber‐Bosch‐Verfahren) und fast ausschließlich als Düngemittel verwendet. Natriumnitrat wird auch zur Konservierung von Fleisch (Pökeln) eingesetzt. Zu hohe Nitratkonzentrationen sind kritisch. So wird es im Darm zu Nitrit umgewandelt, woraus sich im Körper krebserregende Nitrosamine bilden können.
Biologische Verfahren
Authors: Held Thomas
Published: August 2023

Schadstoffe unterliegen in Böden und Grundwasser natürlichen Abbauoder Fixierungsprozessen. Oft reichen die natürlichen Schadstoffminderungsprozesse (Natural Attenuation) nicht aus, die biogeochemischen Milieubedingungen sind nicht optimal und erfordern daher aktive Maßnahmen zur Sanierung der Schäden. Das Ziel von mikrobiellen, biologischen Sanierungsverfahren ist es, die für den Abbau der Schadstoffe optimalen biogeochemischen Bedingungen einzustellen. Diese können sich von Schadstoffgruppe zu Schadstoffgruppe deutlich unterscheiden. Es werden Abbaufaktoren, ex‐situ (Landfarming, Mietentechnik) und in‐situ Sanierungsverfahren (Bioaugmentation, Bioventing, Biosparging, Reaktive Wände) vorgestellt. Abschließend wird auf das Monitoring und Entwicklungspotenziale biologischer Verfahren eingegangen.
Natural Attenuation
Authors: Michels Jochen , Wege Ralf
Published: August 2023

Durch den Eintrag von Schadstoffen in Böden können deren Funktionen nachhaltig beeinträchtigt werden. Durch natürliche Prozesse können Schadstoffe unter günstigen Bedingungen vermindert und zurückgehalten werden. Für einen sachgerechten und vor allem nachhaltig wirksamen Umgang mit Boden‐ und Grundwasserverunreinigungen ist es erforderlich, die im Untergrund ablaufenden Schadstoffminderungsprozesse (engl. Natural attenuation – NA) zu verstehen und zu bewerten, um sie z. B. im Zuge der Gefahrenbeurteilung und Sanierung gezielt nutzen bzw. unterstützen zu können. Das vorliegende Kapitel zeigt dafür die Sicht der Behörden auf die NA auf und beschäftigt sich weiterhin mit den Schadstoffminderungsprozessen, der Modellierung der Schadenssituation und den Entwicklungsstadien von Schadstofffahnen.
Chrom
Authors: Stückrad Stefan , Wilcke Wolfgang
Published: August 2023

Der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin isolierte erstmals 1797 Chrom(III)‐Oxid aus Rotbleierz. Der Name Chrom leitet sich aus der Vielfarbigkeit seiner Salze ab. Diese Eigenschaft bedingte auch im 19. Jahrhundert deren überwiegenden Einsatz als Farbpigmente. Heutzutage werden Chrom und Chromverbindungen hauptsächlich zur Herstellung von korrosions‐ und hitzebeständigen Legierungen und zur Verchromung eingesetzt. Chrom wird im Boden überwiegend stark festgelegt, sodass kaum ein Übergang in Pflanzen und Tiere und damit in die Nahrungskette erfolgt und das Risiko im Allgemeinen als gering einzuschätzen ist. Problematisch ist das stark toxische Cr(VI), worauf letztendlich das Augenmerk des Bodenschutzes liegen muss.
MTBE (Methyl‐tert‐butylether)
Authors: Litz Norbert
Published: August 2023

MTBE (CAS‐Nr.: 1634‐04‐4) ist leicht flüchtig und gehört zur Stoffgruppe der Etherverbindungen. MTBE wird als Kraftstoffzusatz für Ottomotoren, mit einem Anteil in Deutschland von 1,67 Vol.‐%, abhängig von der Jahreszeit verwendet (die EU lässt bis zu 15 % zu). Durch MTBE wird die Verbrennung verbessert und der Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen vermindert. Es wird als Antiklopfmittel und als Bleiersatz in sehr großen Mengen eingesetzt. In Europa werden ca. 2 Mio. Tonnen 2001 verbraucht. Ca. 5 % werden als Lösungsmittel bzw. zur Herstellung von Isobutylen eingesetzt. MTBE kann insgesamt als wenig toxisch angesehen werden, es ist jedoch Vorsicht bei der Trinkwassergewinnung und ‐nutzung geboten.
Perfluorierte Verbindungen
Authors: Litz Norbert , Kellner Ilka
Published: August 2023

Allgemein gesehen sind perfluorierte Verbindungen (engl. perfluorinated compounds, PFC) und im speziellen perfluorierte Tenside (PFT), organische Verbindungen, bei denen die Wasserstoffatome vollständig durch Fluoratome ersetzt sind. Wichtige Stoffgruppen sind die perfluorierten Alkylcarbonsäuren (PFCA) wie Perfluoroctansäure (PFOA, CAS‐Nr. 335‐67‐1), die Fluortelomeralkohole und die perfluorierten Alkylsulfonate (PFAS) wie Perfluoroctansulfonsäure (PFOS, CAS‐Nr. 1763‐23‐1). PFCA und PFAS liegen unter Umweltbedingungen als freie Säureanionen vor, sind gut wasserlöslich und interagieren mit biologischen Stoffen und mineralischen Oberflächen. PFOS und Derivate werden hautsächlich zur Behandlung von Textilien, als Korrosionsschutz, als Flammschutzmittel und als wasserabweisender Bestandteil von Verpackungen und Verbandsmaterialien und vielen anderen Bereichen eingesetzt. Es erfolgt nahezu kein Abbau der PFOA oder PFOS in der Wasseroder Bodenphase! Die Verwendung von perfluorierten Tensiden ist deshalb seit 2008 stark eingeschränkt. Auch wenn die Stoffe nicht akut toxisch für den Menschen (aber sehr wohl für z.B. Bienen) sind, ist ihr Eintrag zu überwachen und ggf. weiter zu reglementieren.
Mineralölkohlenwasserstoffe
Authors: Schaumann Gabriele E. , Speier Hellen
Published: August 2023

Unter der Stoffgruppe der Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) versteht man prinzipiell alle Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff, die im Rohöl und in dessen Verarbeitungsprodukten enthalten sind: wie zum Beispiel Heizöl, Schmieröl und Kraftstoffe. Die Mineralöle enthalten lineare (C1‐C39), verzweigte, zyklische, gesättigte und ungesättigte sowie aromatische Kohlenwasserstoffe und sind die bedeutendsten Energielieferanten in der heutigen Gesellschaft. Sie zählen wohl zu den quantitativ bedeutendsten Schadstoffen urbaner Gebiete und dies mit steigender Tendenz. Dieses Stoffdatenblatt behandelt vorwiegend die aliphatischen Kohlenwasserstoffe, die Alkane und Alkene in ihren offenkettigen und zyklischen Formen. Die MKW zeichnen sich durch ein hohes Selbstreinigungspotenzial aus. In der Regel sind spätestens nach 20‐30 Jahren keine Kontaminanten mehr nachweisbar, deshalb sollte Augenmerk vorwiegend auf die PAK, BTEX gelegt werden.
Polychlorierte Dibenzo‐p‐dioxine und Dibenzofurane
Authors: Hertz Romy , Rotard Wolfgang
Published: August 2023

Polychlorierte Dibenzo‐p‐dioxine und Dibenzofurane, auch häufig unter dem Sammelbegriff Dioxine zusammengefasst, gehören zu den tricyclischen chlorierten aromatischen Ethern (PCDF, polychlorierte Dibenzofurane) bzw. Diethern (PCDD, polychlorierte Dibenzo‐p‐dioxine). Es existieren 75 PCDD sowie 135 PCDF, die fast immer in der Umwelt als Kongenerengemische mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorkommen. Dioxine wurden nie großtechnisch produziert, sondern gelangen hauptsächlich durch Verbrennungsprozesse in die Umwelt. Auch wenn in der öffentlichen Sichtweise Dioxine als die giftigsten Stoffe gelten, ist ihr Gefahrenpotenzial in den im Boden vorkommenden Gehalten als eher gering einzustufen. Problematisch ist ihre lange Verweildauer im Boden.
Antimon
Authors: Lang Friederike , Christel Wibke
Published: August 2023

Die lateinische Bezeichnung für Antimon lautet “stibium”, woraus sich das Elementsymbol Sb ableitet. Die wichtigsten ionischen Verbindungen sind das Antimonyl‐ und das Antimonat‐Ion. Sb weist eine hohe Affinität zu Sauerstoff auf. Hauptsächlich findet Sb Verwendung als Bestandteil von Legierung wie z. B. Hartblei. Außerdem wird es als Brandschutzmittel und in Farbpigmenten eingesetzt. Aufgrund der geringen Löslichkeit wird die Umweltrelevanz als gering eingestuft. Zu berücksichtigen ist aber, dass Sb Einträge in die Umwelt stetig steigen.
PMV (Polyzyklische Moschusverbindungen)
Authors: Litz Norbert , Kellner Ilka
Published: August 2023

Polyzyklische Moschusverbindungen (PMV; engl.: polycyclic musks, PCM) sind substituierte Indane oder Tetraline. Von den sechs verwendeten PMV erwiesen sich HHCB (1,3,4,6,7,8‐Hexahydro‐4,6,6,7,8,8‐hexamethyl‐cyclopenta‐[g]‐2‐benzopyran, CAS‐Nr. 1222‐05‐5) und AHTN (6‐Acetyl‐1,1,2,4,4,7‐hexamethyl‐tetralin, CAS‐Nr. 1506‐02‐1) als die wirklich relevanten Verbindungen, auf die hier insbesondere eingegangen werden soll. HHCB und AHTN werden als Riechstoffe zum Ersatz von natürlichem Moschus verwendet in der Kosmetik eingesetzt. Ihre Verwendung ist jedoch rückläufig und die Belastung auf die Umwelt gering.
Phytoremediation
Authors: Schulin Rainer , Evangelou Michael W.H. , Conesa Héctor M. , Robinson Brett H.
Published: August 2023

Der Begriff Phytoremediation bezeichnet hauptsächlich den Einsatz von Pflanzen, einschließlich der mit ihnen assoziierten Mikroorganismen, zur Beseitigung von Umweltschäden oder von Gefährdungen, die von Umweltbelastungen ausgehen. Phytoremediation ist ein Feld, das erst in jüngster Zeit aktuell geworden ist und hier in allgemeiner Form behandelt wird. Der vorliegende Artikel erklärt die verschiedenen Ansätze der Phytoremediation: die Phytotransformation, die Phytoextraktion, die Phytovolatilisierung und die Phytostabilisierung. Er stellt einen Zusammenhang zwischen Pflanzenbewuchs und der Bodenbeschaffenheit, den Mikroorganismen und dem im Boden enthaltenen Schadstoffen her.
PBDE (Polybromierte Diphenylether)
Authors: Thorenz Ute
Published: August 2023

Unter polybromierten Diphenylethern versteht man eine Gruppe von 209 Einzelsubstanzen (Kongeneren), deren Grundgerüst aus einem Diphenylether besteht, der ein bis zehn Bromsubstituenten trägt. PBDE wurden in drei kommerziellen, technischen Gemischen produziert. PBDE nahmen unter den bromierten Flammschutzmitteln eine führende Position ein. Sie wurden 1978 in den Markt eingeführt und 1981 zum ersten Mal in Umweltproben detektiert. Seit 2002 sind PBDE größtenteils verboten. Aufgrund der Ähnlichkeit mit anderen POPs (persistent organic pollutants) wie PCB und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) unterliegen PBDE einer ähnlichen Umweltdynamik.
Caesium‐137
Authors: Giani Luise
Published: August 2023

Das Element Caesium gehört zu den Alkalimetallen. Caesium wurde erstmals 1860/61 von Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen beschrieben. Caesium ist ein seltenes Element auf der Erde und ein extrem reaktives Metall. Es reagiert bei Luftkontakt spontan und macht eine Aufbewahrung in Glasampullen unter reinem Argon oder im Vakuum erforderlich. Einsatz findet Caesium nur in der Forschung (Glühkathode, Atomuhren, Photomultipliern). Eine biologische Bedeutung des Elements ist nicht bekannt, es kommt normalerweise nicht im Körper vor und ist nicht toxisch. Die Gefahr für Menschen geht von den instabilen Isotopen des Caesiums aus, welche z. B. durch Kernumwandlung bzw. Kernzerfall entstehen: Ein prominentes Beispiel dafür ist das Isotop Cs‐137.
Nanomaterialien
Authors: Grigat Alexander , Lang Friederike , Wilke Berndt‐Michael
Published: August 2023

Nanomaterialien sind Strukturen, die eine Größe von 0,2 nm bis zu 100 nm aufweisen, wobei verschiedene Definitionsmöglichkeiten in der Literatur existieren. Teilweise werden Nanomaterialen noch weiter unterteilt in Nanoschichten und ‐beschichtungen, Nanoröhren und ‐drähte. Hinsichtlich ihrer Entstehung kann zwischen natürlichen (natural nanoparticles, NP) und synthetischen (engineered oder manufactured NP) Nanopartikeln unterschieden werden. Natürliche Nanopartikel hat es schon immer gegeben. Sie werden z. B. bei Vulkanausbrüchen oder durch Verwitterungs‐ und biologischen Prozessen gebildet während synthetische Nanomaterialien gezielt hergestellt werden und zunehmend an Bedeutung erlangen. Im diesem Kapitel werden unterschiedlichste NP vorgestellt.
Vanadium
Authors: Bigalke Moritz
Published: August 2023

Die Vanadium‐Emissionen in die Atmosphäre sind heute gegenüber dem natürlichen Hintergrund stark erhöht. Während die natürlichen Emissionen weltweit auf ca. 10 Jahrestonnen geschätzt werden, lagen die anthropogenen Emissionen im Jahre 2000 bei geschätzten 74 500 t, wobei der Großteil der Emissionen bei der Verbrennung von fossilen Rohstoffen emittiert wird. Während sandige und organische Böden in der Regel niedrige Vanadium‐Gehalte aufweisen, können die Gehalte in Böden aus mafischen Gesteinen bis zu 460 mg je kg betragen. Hohe Gehalte wurden auch für tropische Ferrasole in Madagaskar und chinesische Rendzinen berichtet. Böden, die durch anthropogene Einträge belastet sind, weisen im Vergleich zu unbelasteten Böden aus demselben Ausgangsgestein erhöhte Werte auf.
Sulfonamide
Authors: Thiele‐Bruhn Sören , Aust Marc‐Oliver
Published: August 2023

Unter der Vielzahl strukturell verschiedener Klassen von Antibiotika werden unter der Sammelbezeichnung Sulfonamide Substanzen mit einer Benzolsulfonamid‐Grundstruktur verstanden. Sulfonamide sind Breitband‐Bakteriostatika und wirken gegen gram‐positive wie gram‐negative Bakterien. Sie hemmen das Wachstum der Mikroorganismen durch Blockade der Folsäuresynthese. In der Umwelt sind Sulfonamide nur schlecht abbaubar, sodass sie über lange Zeiträume persistieren.
Uran
Authors: Utermann Jens , Schnug Ewald
Published: August 2023

Uran bildet eine Reihe von Verbindungen, in denen es in den Oxidationsstufen III, IV, V, VI vorliegen kann. Uran‐Verbindungen sind giftig. Die Toxizität wird v. a. durch deren Löslichkeit bestimmt. Die leichtlöslichen Uranyl‐Salze sind am giftigsten, die schwerlöslichen Oxide hingegen weniger giftig. Uran ist kanzerogen und teratogen. Nach dem II. Weltkrieg wurde Uran auf dem Gebiet der DDR von der ehemaligen SDAG Wismut in großem Umfang abgebaut und als Reparationsleistung an die Sowjetunion geliefert. Bis heute wird abgereichertes Uran (depleted uranium, DU) im Flugzeugbau, als Abschirmung in der Atomindustrie, in panzerbrechender Munition oder als Panzerarmierung verwendet.
Nitropenta (PETN, Pentrit)
Authors: Litz Norbert
Published: August 2023

Nitropenta (PETN) gelangt als Sprengstoff in die Umwelt. Neben den chemisch‐physikalischen, werden auch die sprengtechnischen Eigenschaften und der Verwendungszweck ebenso beschrieben, wie dessen Analytik und Umweltverhalten (Eintrag, Exposition, Gehalte im Boden und Wasser) sowie dessen Sorption, Abbau und Verlagerung. Weiterhin werden stoffspezifische Wirkungen auf Flora, Fauna, Mikroorganismen und den Menschen aufgeführt (Toxizität, Kanzerogenität, Teratogenität, Mutagenität) sowie Informationen zu Regelungen und Grenzwerte und zu Sanierungsmaßnahmen gegeben.
A Biodegradable, Adhesive, and Stretchable Hydrogel and Potential Applications for Allergic Rhinitis and Epistaxis
Authors: Liu Shengnan , Yu Qianru , Guo Rui , Chen Kuntao , Xia Jiao , Guo Zhenhu , He Lu , Wu Qian , Liu Lan , Li Yunxuan , Zhang Bozhen , Lu Lin , Sheng Xing , Zhu Jiahua , Zhao Lingyun , Qi Hui , Liu Ke , Yin Lan
Published: August 2023

Bioadhesive hydrogels have attracted considerable attention as innovative materials in medical interventions and human–machine interface engineering. Despite significant advances in their application, it remains critical to develop adhesive hydrogels that meet the requirements for biocompatibility, biodegradability, long‐term strong adhesion, and efficient drug delivery vehicles in moist conditions. A biocompatible, biodegradable, soft, and stretchable hydrogel made from a combination of a biopolymer (unmodified natural gelatin) and stretchable biodegradable poly(ethylene glycol) diacrylate is proposed to achieve durable and tough adhesion and explore its use for convenient and effective intranasal hemostasis and drug administration. Desirable hemostasis efficacy and enhanced therapeutic outcomes for allergic rhinitis are accomplished. Biodegradation enables the spontaneous removal of materials without causing secondary damage and minimizes medical waste. Preliminary trials on human subjects provide an essential foundation for practical applications. This work elucidates material strategies for biodegradable adhesive hydrogels, which are critical to achieving robust material interfaces and advanced drug delivery platforms for novel clinical treatments.
Cellular Membrane‐Engineered Nanovesicles as a Three‐Stage Booster to Target the Lesion Core
Authors: Huang Fanyi , Du Yawei , Chen Yanjia , Qiu Zeping , Wang Zhiyan , Fan Yingze , Shi Yunjing , Li Zhuojin , Yang Ke , Cui Wenguo , Jin Wei
Published: August 2023

The lesion core is the area with the most serious injury and vigorous repair. Existing nanocarriers are difficult to break through the targeted delivery to the lesion core for precise treatment in the intracellular and extracellular microenvironment. Herein, a cellular membrane‐engineered nanovesicle (CMEV) with a hierarchical structure is constructed using the double emulsion‐extrusion method by integrating a neutrophil membrane, functional antibody, and gelled drug‐loaded core as a three‐stage booster to target the lesion core and deliver catestatin (CST), a small therapeutic peptide, for ischemic cardiomyopathy therapy. By coating the neutrophil membrane outside the shell, CMEV is endowed with the function of neutrophil‐like migration to achieve the first stage of tissue targeting. Based on the specific anchoring to injured myocardium, a myosin light chain 3 (MLC3) antibody is embedded to fulfill the second stage of CMEV accumulation in the lesion core. The gelled core containing CST‐sodium alginate (NaAlg) with a pH‐responsive shell is prepared by ionic cross‐linking to accomplish the third stage of precise CST administration. Triggered by the microenvironment, NaAlg electrostatically adheres to the lesion core for sustained release, enhancing the efficacy of CST in improving cardiomyocyte apoptosis, excessive fibrosis, macrophage polarization, and angiogenesis. Thus, the “three‐stage booster” nanovesicle significantly ameliorates cardiac function and adverse remodeling to treat ischemic cardiomyopathy.
KERS‐Inspired Nanostructured Mineral Coatings Boost IFN‐γ mRNA Therapeutic Index for Antitumor Immunotherapy
Authors: Shao Zhenxuan , Chen Liang , Zhang Zengjie , Wu Yan , Mou Haochen , Jin Xiaoqiang , Teng Wangsiyuan , Wang Fangqian , Yang Yinxian , Zhou Hao , Xue Yucheng , Eloy Yinwang , Yao Minjun , Zhao Shenzhi , Cui Wenguo , Yu Xiaohua , Ye Zhaoming
Published: August 2023

Tumor‐associated macrophage (TAM) reprogramming is a promising therapeutic approach for cancer immunotherapy; however, its efficacy remains modest due to the low bioactivity of the recombinant cytokines used for TAM reprogramming. mRNA therapeutics are capable of generating fully functional proteins for various therapeutic purposes but accused for its poor sustainability. Inspired by kinetic energy recovery systems (KERS) in hybrid vehicles, a cytokine efficacy recovery system (CERS) is designed to substantially augment the therapeutic index of mRNA‐based tumor immunotherapy via a “capture and stabilize” mechanism exerted by a nanostructured mineral coating carrying therapeutic cytokine mRNA. CERS remarkably recycles nearly 40% expressed cytokines by capturing them onto the mineral coating to extend its therapeutic timeframe, further polarizing the macrophages to strengthen their tumoricidal activity and activate adaptive immunity against tumors. Notably, interferon‐γ (IFN‐γ) produced by CERS exhibits ≈42‐fold higher biological activity than recombinant IFN‐γ, remarkably decreasing the required IFN‐γ dosage for TAM reprogramming. In tumor‐bearing mice, IFN‐γ cmRNA@CERS effectively polarizes TAMs to inhibit osteosarcoma progression. When combined with the PD‐L1 monoclonal antibody, IFN‐γ cmRNA@CERS significantly boosts antitumor immune responses, and substantially prevents malignant lung metastases. Thus, CERS‐mediated mRNA delivery represents a promising strategy to boost antitumor immunity for tumor treatment.
Rational Design of Orally Administered Cascade Nanozyme for Inflammatory Bowel Disease Therapy
Authors: Yu Yixin , Zhao Xianguang , Xu Xudong , Cai Chenwen , Tang Xuemei , Zhang Qingyun , Zhong Liang , Zhou Fusheng , Yang Dongqin , Zhu Zhiling
Published: August 2023

Inflammatory bowel disease (IBD) affects millions of individuals worldwide annually. Enteric reactive oxygen species (ROS) play critical roles in the physiology and pathology of IBD. Nanozymes hold great promise for the treatment of IBD because of their exceptional ability to regulate redox homeostasis during ROS‐related inflammation. However, the rapid development of orally administered, acid‐tolerant, antioxidant nanozymes for IBD therapy is challenging. Here, a nine‐tier high‐throughput screening strategy is established to address the multifaceted IBD treatment demands, including intrinsic stability, radioactivity, solubility, gut microbiome toxicity, biomimetic elements, intermediate frontier molecular orbitals, reaction energy barriers, negative charges, and acid tolerance. Ni3S4 is selected as the best matching material from 146 323 candidates, which exhibits superoxide dismutase‐catalase bienzyme‐like activity and is 3.13‐ and 1.80‐fold more active than natural enzymes. As demonstrated in a mouse model, Ni3S4 is stable in the gastrointestinal tract without toxicity and specifically targets the diseased colon to alleviate oxidative stress. RNA and 16S rRNA sequencing analyses show that Ni3S4 effectively inhibits the cellular pathways of pro‐inflammatory factors and restores the gut microbiota. This study not develops a highly efficient orally administered cascade nanozyme for IBD therapy and offers a next‐generation paradigm for the rational design of nanomedicine through data‐driven approaches.
Thermoresistivity of Carbon Nanostructures and their Polymeric Nanocomposites
Authors: Avilés Francis
Published: August 2023

Carbon nanostructures such as carbon nanotubes, graphene, and its multi‐layer derivatives exhiibit temperature‐dependent electrical conductivity. They can form percolated networks inside polymers, which render electrical conductivity to nanocomposites. Upon the formation of a percolated network, thermal energy applied to the material drives structural changes of the network, which manifest as changes in electrical conductivity. This principle is used to develop smart materials with self‐sensing temperature capabilities. This critical review covers past and present research on the electrical response to temperature (thermoresistivity) of carbon nanostructures and their polymeric nanocomposites. It covers few‐ and multi‐layer graphene, carbon nanotubes, carbon‐nanostructured arrays and fibers (yarns). The mechanisms driving the thermoresistive response of individual nanostructures, their arrays, and of their polymeric nanocomposites are addressed. The role of the nanostructured filler on the thermoresistivity of polymer nanocomposites depends on its morphology and concentration. For low filler concentrations, thermal expansion of the polymer may dominate over the inherent thermoresistivity of the filler. For high filler concentrations, or for densely packed arrays of carbon nanostructures, the inherent (quantum) thermoresistive response of the nanostructures becomes dominant. The review addresses recent progress in the field, highlights current issues, synthesizes published data, and provides outlooks and insights into future directions.
Guided Mode Induced Surface Phase Mutation for Enhanced SPR Biosensor with Dual‐Parameters Interrogation
Authors: Liu Zhenchao , Guo Tingbiao , Tan Qin , Fan Houxin , He Sailing
Published: August 2023

Ongoing research on the sensitivity and integration of refractive index‐based biosensors has resulted in significant advancements. Here, the study presents an enhanced surface plasmon resonance biosensor that integrates imaging technology and features dual‐parameter interrogation (intensity and phase) with guided mode coupling. By depositing a silica‐waveguide‐layer on a metal‐layer, two‐mode coupling is established to generate a high Q resonance and induce a phase mutation. The sensing performance experiment demonstrated a phase sensing sensitivity of 1.1 × 105 degree RIU−1, Q‐value of the resonant peak up to 314, and figure of merit of 300 RIU−1, superior to most standard plasmonic sensors. An in‐line phase‐polarization modulation scheme combined with imaging technology is proposed to extract the resonant phase carrying refractive index information. Additionally, a pair‐prism module is designed to optimize the sensing system configuration. Meanwhile, dual‐parameters interrogation including the intensity and phase are demonstrated, which offers potential for complementary and multi‐sensing fusion applications. The intensity interrogation also shows a considerable sensitivity of 7.2 × 104 a.u. RIU−1. Furthermore, it is combined with microfluidic chip to detect of alpha‐synuclein protein closely related to Parkinson's disease, and the limit of detection can reach 300 pg mL−1 level, which indicated a considerable potential for high‐throughput diagnosis application.
Nanoarchitectonics of Exfoliated Flexible Nanosheet Based on Laterally Stacked Macrocycles
Authors: Shioda Nano , Heo Jung‐Moo , Kim Bubsung , Imai Hiroaki , Kim Jong‐Man , Oaki Yuya
Published: August 2023

2D nanostructures including monolayers and few layers exhibit unique properties originating from the anisotropic ultrathin nature. Conventional organic 2D nanostructures, such as covalent organic frameworks, are comprised of the planar π‐conjugated macromolecules linked and extended parallel to the layers. The present work shows a new type of exfoliated organic 2D material. The macrocycles are stacked perpendicular to the lateral direction of the nanosheets. Self‐assembly of a designed macrocyclic diacetylene monomer with a chair conformation forms the laminated structures containing the layers based on the perpendicularly arranged macrocycles. The exfoliable layered structures are obtained by the topochemical polymerization of the diacetylene moieties. The intercalation and subsequent swelling provide the nanosheets based on the laterally stacked macrocycles in aqueous phase. The colloidal nanosheets possess structural flexibility with the molecular motions originating from the ultrathin nature and conformational diversity. The hydrogel cross‐linked with the flexible nanosheets exhibits unique stretching and thermoresponsive shrinking properties. The present work implies the potential of the flexible 2D materials based on the macrocycles.
High Roughness Induced Pearl Necklace‐Like ZIF‐67@PAN Fiber‐Based Triboelectric Nanogenerators for Mechanical Energy Harvesting
Authors: Rani Gokana Mohana , Ghoreishian Seyed Majid , Ranjith Kugalur Shanmugam , Park Sang Hyeok , Lee Minbaek , Umapathi Reddicherla , Han Young‐Kyu , Huh Yun Suk
Published: August 2023

Technological developments and innovations in the wearable device field have created huge consumer demand. Hence, designing energy harvesting devices are of utmost importance. Of the various types of energy harvesting devices, triboelectric nanogenerators (TENGs) have come to the fore, as it can efficiently harvest electrical energy from mechanical motions. To date, polymers and metals have dominated the triboelectric series, but there is a need to develop novel composite materials and 2D materials to enhance the performance of TENGs. In this study, electrospun polyacrylonitrile nanofibers are prepared and decorated with zeolitic imidazole framework‐67 (ZIF‐67@PAN) to form pearl‐necklace‐like fibers. ZIF‐67@PAN nanofibers are prepared by immersing PAN nanofibers for different hours (1, 5, 10, and 24 h) in ZIF‐67 solution, they provide more roughness, and efficient surface contact area. The immersion of PAN fibers in ZIF solution for longer times increases overall energy harvesting efficiency. Different amounts of MXene are deposited on PVDF; the inclusion of MXene improves the charge transfer properties of TENGs. PAN@ZIF‐67 is used as a positive tribolayer and PVDF@MXene as a negative tribolayer. The optimized TENG device has 305 V, 10.6 µA, and 10.9 W/m2 power and demonstrated promising energy harvesting characteristics and self‐powered sensing efficiency.
Enabling Efficient Mid‐Infrared Luminescence of Tm3+ in a Single Core–Shell Nanocrystal through Erbium Sublattice
Authors: Sheng Wang , Yan Long , Tan Yueying , Zhao Yu , Huang Haozhang , Zhou Bo
Published: August 2023

Mid‐infrared luminescence at around 1.8 μm has shown great potential in many frontier photonic fields. However, how to realize the 1.8 μm emission of Tm3+ with multiple pump wavelengths and in particular in nanosized hosts has remained a challenge so far. Herein, an erbium sublattice–based core–shell nanostructure is proposed to achieve the multiwavelength excitable mid‐infrared emission of Tm3+ at around 1.8 μm from its 3F4 → 3H6 transition. The core–shell engineering and cross‐relaxation help to improve the population of Er3+ at its 4I13/2 energy level and subsequent energy transfer to Tm3+ (3F4) for its efficient 1.8 μm emission upon 808, 980, and 1530 nm excitations. The modulation of energy‐transfer channels by codoping other rare‐earth ions shows that introducing a small amount of Ce3+ into the erbium sublattice can enhance the 1.8 μm emission of Tm3+ through favorable cross‐relaxation processes. Moreover, the 1.8 μm emission is further significantly enhanced by designing a core–shell–shell nanostructure with a NaYF4:Yb‐sensitizing interlayer, which is able to maximize the absorption of 980 nm excitation energy. These results provide a new conceptual nanosized model for mid‐infrared luminescent materials toward infrared biophotonics and microlasers.
Enhancing Supercapacitive Swing Adsorption of CO2 with Advanced Activated Carbon Electrodes
Authors: Bilal Muhammad , Li Jiajie , Landskron Kai
Published: August 2023

Global warming due to anthropogenic CO2 emissions argues for the rapid development of efficient carbon capture technologies. Supercapacitive swing adsorption (SSA) is a gas separation technology that relies on the reversible charge and discharge of supercapacitor electrodes to absorb and desorb CO2 highly selectively and reversibly. However, thus far SSA only showed low sorption capacity, and slow sorption kinetics. Herein, it is shown that the sorption capacity can be substantially increased via the use of carbons with a higher specific capacitance. The highest gravimetric sorption capacity is measured with electrodes made from garlic‐roots derived activated carbon valuing 273 mmol kg−1 having a specific capacitance of 257 F g−1. In addition, the overall adsorption rate and productivity are improved. Cycling the electrodes for over 100 h showed highly reproducible, reversible CO2 adsorption and desorption behavior. A preliminary technoeconomic and sensitivity analysis is provided to demonstrate the potential of SSA for commercial applications.
Improved Likelihood Ratio Tests for Varying Dispersion Simplex Regression Models
Authors: Santos Joás S. , Cribari‐Neto Francisco
Published: August 2023

The simplex regression model is tailored to response variables that assume values in the standard unit interval, such as rates and proportions. The estimation of the parameters that index the model is performed by maximum likelihood, and test inferences are commonly reached using the likelihood ratio test. Such a test is based on an asymptotic approximation, and thus the resulting inferences may be misleading when the sample size is not large. In this paper, Bartlett‐corrected likelihood ratio tests are obtained for varying dispersion simplex regressions. Monte Carlo simulations are performed to compare the finite sample behavior of the corrected tests to that of standard likelihood ratio. The numerical results show that one of the corrected tests displays excellent control of the type I error frequency. An empirical application is presented and discussed.
BATF is Required for Treg Homeostasis and Stability to Prevent Autoimmune Pathology
Authors: Khatun Achia , Wu Xiaopeng , Qi Fu , Gai Kexin , Kharel Arjun , Kudek Matthew R. , Fraser Lisa , Ceicko Ashley , Kasmani Moujtaba Y. , Majnik Amber , Burns Robert , Chen Yi‐Guang , Salzman Nita , Taparowsky Elizabeth J. , Fang Dayu , Williams Calvin B. , Cui Weiguo
Published: August 2023

Regulatory T (Treg) cells are inevitable to prevent deleterious immune responses to self and commensal microorganisms. Treg function requires continuous expression of the transcription factor (TF) FOXP3 and is divided into two major subsets: resting (rTregs) and activated (aTregs). Continuous T cell receptor (TCR) signaling plays a vital role in the differentiation of aTregs from their resting state, and in their immune homeostasis. The process by which Tregs differentiate, adapt tissue specificity, and maintain stable phenotypic expression at the transcriptional level is still inconclusivei. In this work, the role of BATF is investigated, which is induced in response to TCR stimulation in naïve T cells and during aTreg differentiation. Mice lacking BATF in Tregs developed multiorgan autoimmune pathology. As a transcriptional regulator, BATF is required for Treg differentiation, homeostasis, and stabilization of FOXP3 expression in different lymphoid and non‐lymphoid tissues. Epigenetically, BATF showed direct regulation of Treg‐specific genes involved in differentiation, maturation, and tissue accumulation. Most importantly, FOXP3 expression and Treg stability require continuous BATF expression in Tregs, as it regulates demethylation and accessibility of the CNS2 region of the Foxp3 locus. Considering its role in Treg stability, BATF should be considered an important therapeutic target in autoimmune disease.
Surgical Treatment of Osteosarcoma Induced Distant Pre‐Metastatic Niche in Lung to Facilitate the Colonization of Circulating Tumor Cells
Authors: Tang Fan , Tie Yan , Lan Tian‐Xia , Yang Jing‐Yun , Hong Wei‐Qi , Chen Si‐Yuan , Shi Hou‐Hui , Li Long‐Qing , Zeng Hao , Min Li , Wei Yu‐Quan , Tu Chong‐Qi , Wei Xia‐Wei
Published: August 2023

Recently, the major challenge in treating osteosarcoma patients is the metastatic disease, most commonly in the lungs. However, the underlying mechanism of recurrence and metastasis of osteosarcoma after surgical resection of primary tumor remains unclear. This study aims to investigate whether the pulmonary metastases characteristic of osteosarcoma is associated with surgical treatment and whether surgery contributes to the formation of pre‐metastatic niche in the distant lung tissue. In the current study, the authors observe the presence of circulating tumor cells in patients undergoing surgical resection of osteosarcoma which is correlated to tumor recurrence. The pulmonary infiltrations of neutrophils and Gr‐1+ myeloid cells are characterized to form a pre‐metastatic niche upon the exposure of circulating tumor cells after surgical resection. It is found that mitochondrial damage‐associated molecular patterns released from surgical resection contribute to the formation of pre‐metastatic niche in lung through IL‐1β secretion. This study reveals that surgical management for osteosarcoma, irrespective of the primary tumor, might promote the formation of postoperative pre‐metastatic niche in lung which is with important implications for developing rational therapies during peri‐operative period.
USP25 Inhibits Neuroinflammatory Responses After Cerebral Ischemic Stroke by Deubiquitinating TAB2
Authors: Li Zhongding , Liu Baohua , Lambertsen Kate Lykke , Clausen Bettina Hjelm , Zhu Zhenhu , Du Xue , Xu Yanqi , Poulsen Frantz Rom , Halle Bo , Bonde Christian , Chen Meng , Wang Xue , Schlüter Dirk , Huang Jingyong , Waisman Ari , Song Weihong , Wang Xu
Published: August 2023

Cerebral ischemic stroke is a leading cause of morbidity and mortality globally. However, the mechanisms underlying ischemic stroke injury remain poorly understood. Here, it is found that deficiency of the ubiquitin‐specific protease USP25 significantly aggravate ischemic stroke injury in mice. USP25 has no impact on neuronal death under hypoxic conditions, but reduced ischemic stroke‐induced neuronal loss and neurological deficits by inhibiting microglia‐mediated neuroinflammation. Mechanistically, USP25 restricts the activation of NF‐κB and MAPK signaling by regulating TAB2. As a deubiquitinating enzyme, USP25 removeds K63‐specific polyubiquitin chains from TAB2. AAV9‐mediated TAB2 knockdown ameliorates ischemic stroke injury and abolishes the effect of USP25 deletion. In both mouse and human brains, USP25 is markedly upregulated in microglia in the ischemic penumbra, implying a clinical relevance of USP25 in ischemic stroke. Collectively, USP25 is identified as a critical inhibitor of ischemic stroke injury and this data suggest USP25 may serve as a therapeutic target for ischemic stroke.
A Lossless Sink Based on Complex Frequency Excitations
Authors: Rasmussen Curtis , Rosa Matheus I. N. , Lewton Jacob , Ruzzene Massimo
Published: August 2023

The creation of a sink in a lossless wave‐bearing medium is achieved using complex frequency signals—harmonic excitations that exponentially grow in time. The wave sink, where incident waves are confined to a point, has attracted interest for imaging and sensing since it may lead to arbitrarily small hotspots that surpass the diffraction limit. However, most methods of creating sinks require careful tuning, such as by impedance matching the sink to free space through the inclusion of loss, which imposes constraints on emerging applications. An alternative method, proposed here, relies on complex frequency excitations, bypassing the need to modify the scattering system by instead shaping the input signal. Eigenvalue zeros derived from a scattering formalism extended to the complex frequency plane reveal operating conditions that induce complete energy trapping under steady‐state conditions in a framework generally applicable to 2D and 3D media. To support the developed theory, an experiment is performed where a sink is realized using elastic waves on a plate with a circular cutout. These findings may lead to imaging and sensing applications relying on subwavelength focal points and nonlinear wave generation due to the high amplitudes achieved over short timescales.
Helical‐Like Assembly of Nateglinide as Coating for Oral Delivery of Insulin and Their Synergistic Prevention of Diabetes Mellitus
Authors: Li Yanfei , Chen Lihang , Xu Yu , Li Sihui , Yan Huijia , Chen Tao , Hua Ziqi , Wu Di , Zhao Runan , Hu Jiangning
Published: August 2023

Oral delivery of antidiabetic active components promises to free millions of people from daily suffering who require routine injections. However, oral insulin (Ins) and other short‐acting compounds such as nateglinide (NG) in harsh gastrointestinal tract still face great challenging, including low bioavailability, and rapid elimination. In this study, inspired by the self‐assembly of phenylalanine‐based peptides in nature, it is showed that NG a small phenylalanine derivative, assembles into left‐handed helical nanofibers in the presence of Ca2+. These helical NG nanofibers functioned as a coating layer on the surface of Ca2+‐linked alginate (Alg) microgels for the effective encapsulation of Ins. As expected, the sustained release and prolonged circulation of Ins and NG from the Ins‐loading Alg/NG microgels (Ins@Alg/NG) in the intestinal tract synergistically maintain a relatively normal blood glucose level in streptozotocin‐induced diabetic mice after oral administration of Ins@Alg/NG. This further confirms that Ins@Alg/NG ameliorated Ins resistance mainly through activating Insreceptor substrate 1 (IRS1), protein kinase B (AKT), and AMP‐activated protein kinase (AMPK), as well as by repressing glycogen synthase kinase‐3β (GSK‐3β). The strategy of using the assembly of NG as a coating achieves the oral delivery of insulin and showcases a potential for the treatment of diabetes.
Mobile Efficient Diagnostics of Infectious Diseases via On‐Chip RT‐qPCR: MEDIC‐PCR
Authors: Shrestha Kiran , Kim Seongryeong , Han Jiyeon , Florez Gabriela Morales , Truong Han , Hoang Trung , Parajuli Sajjan , AM Tiara , Kim Beomsoo , Jung Younsu , Abafogi Abdurhaman Teyib , Lee Yugyeong , Song Seung Hyun , Lee Jinkee , Park Sungsu , Kang Minhee , Huh Hee Jae , Cho Gyoujin , Lee Luke P.
Published: August 2023

The COVID‐19 outbreak has caused public and global health crises. However, the lack of on‐site fast, reliable, sensitive, and low‐cost reverse transcription polymerase chain reaction (RT‐PCR) testing limits early detection, timely isolation, and epidemic prevention and control. Here, the authors report a rapid mobile efficient diagnostics of infectious diseases via on‐chip ‐RT‐quantitative PCR (RT‐qPCR): MEDIC‐PCR. First, the authors use a roll‐to‐roll printing process to accomplish low‐cost carbon‐black‐based disposable PCR chips that enable rapid LED‐induced photothermal PCR cycles. The MEDIC‐PCR can perform RT (3 min), and PCR (9 min) steps. Further, the cohort of 89 COVID‐19 and 103 non‐COVID‐19 patients testing is completed by the MEDIC‐PCR to show excellent diagnostic accuracy of 97%, sensitivity of 94%, and specificity of 98%. This MEDIC‐PCR can contribute to the preventive global health in the face of a future pandemic.
Machine Learning Attacks‐Resistant Security by Mixed‐Assembled Layers‐Inserted Graphene Physically Unclonable Function
Authors: Lee Subin , Jang Byung Chul , Kim Minseo , Lim Si Heon , Ko Eunbee , Kim Hyun Ho , Yoo Hocheon
Published: August 2023

Mixed layers of octadecyltrichlorosilane (ODTS) and 1H,1H,2H,2H‐perfluorooctyltriethoxysilane (FOTS) on an active layer of graphene are used to induce a disordered doping state and form a robust defense system against machine‐learning attacks (ML attacks). The resulting security key is formed from a 12 × 12 array of currents produced at a low voltage of 100 mV. The uniformity and inter‐Hamming distance (HD) of the security key are 50.0 ± 12.3% and 45.5 ± 16.7%, respectively, indicating higher security performance than other graphene‐based security keys. Raman spectroscopy confirmed the uniqueness of the 10,000 points, with the degree of shift of the G peak distinguishing the number of carriers. The resulting defense system has a 10.33% ML attack accuracy, while a FOTS‐inserted graphene device is easily predictable with a 44.81% ML attack accuracy.
Electron Transfer Mechanism at the Interface of Multi‐Heme Cytochromes and Metal Oxide
Authors: Yu Sheng‐Song , Zhang Xin‐Yu , Yuan Shi‐Jie , Jiang Shen‐Long , Zhang Qun , Chen Jie‐Jie , Yu Han‐Qing
Published: August 2023

Electroactive microbial cells have evolved unique extracellular electron transfer to conduct the reactions via redox outer‐membrane (OM) proteins. However, the electron transfer mechanism at the interface of OM proteins and nanomaterial remains unclear. In this study, the mechanism for the electron transfer at biological/inorganic interface is investigated by integrating molecular modeling with electrochemical and spectroscopic measurements. For this purpose, a model system composed of OmcA, a typical OM protein, and the hexagonal tungsten trioxide (h‐WO3) with good biocompatibility is selected. The interfacial electron transfer is dependent mainly on the special molecular configuration of OmcA and the microenvironment of the solvent exposed active center. Also, the apparent electron transfer rate can be tuned by site‐directed mutagenesis at the axial ligand of the active center. Furthermore, the equilibrium state of the OmcA/h‐WO3 systems suggests that their attachment is attributed to the limited number of residues. The electrochemical analysis of OmcA and its variants reveals that the wild type exhibits the fastest electron transfer rate, and the transient absorption spectroscopy further shows that the axial histidine plays an important role in the interfacial electron transfer process. This study provides a useful approach to promote the site‐directed mutagenesis and nanomaterial design for bioelectrocatalytic applications.