清华大学刘冬生教授11月1日下午学术报告

发布时间:2013-10-28访问量:110设置

报告人:刘冬生 教授

 

清华大学化学系

英国皇家化学会会士

 

题目:  DNA智能材料与纳米器件

 

时间:2013111(星期五)下午3:00

地点: 909号楼一楼B会议室 (Conference Room B, 909-1F)

 

摘要:

生物大分子在受到外界刺激时能够产生的二级结构变化是生命活动赖以存在的基础。利用生命系统中存在的生物大分子二级结构的应激改变构建可以活动的纳米器件是生物纳米技术研究的追求目标之一,对我们了解生命的奥秘、构建生物传感器以及仿生纳米器件的研究都有着重要意义。

根据核酸四链结构i-motif只能于弱酸性情况下存在并且稳定性较高的特点,我们设计并构建出了由pH值调控驱动的核酸纳米马达,并在此基础上实现了其光驱动和电驱动,为生物分子马达的应用打下了基础。此外,我们还对此马达在器件表面的工作状态进行了研究并实现了将核酸纳米马达的输出转化为可以测量的宏观机械运动。

通过和其他功能系统的结合,核酸纳米马达可以作为驱动及控制组件实现其功能及应用的扩展,例如:在平滑表面构建纳米舱,实现小分子的控制释放;结合疏水基团和表面粗糙度控制技术,可以实现响应性超亲水/疏水表面的构建;将其固定于纳米孔道中,通过核酸结构的响应性,可以构建对质子、钾钠离子具有响应性的仿生纳米孔道。最近,我们还致力于利用核酸纳米机器系统研究分子间相互作用及其协同机制。

我们还将核酸纳米结构设计、组装与高分子合成技术结合,实现了具有多种响应性的生物相容性水凝胶的制备;研究了多种核酸/合成高分子杂合体系的组装行为;发展了框架诱导自组装的方法,实现了纳米尺寸功能高分子囊泡体系的可控制备。

参考文献:

[1].   Yongzheng Xing, Enjun Cheng, Yang Yang, Ping Chen, Tao Zhang, Yawei Sun, Zhongqiang Yang and Dongsheng Liu Advanced Materials, 2011, 23, 1117-1121.

[2].   Lijin Xu and Dongsheng Liu Chemical Society Reviews 2010, 39, 150–155.

[3].   Yang Yang, Gang Liu, Huajie Liu, Di Li, Chunhai Fan*, Dongsheng Liu Nano Letters 2010, 10, 1393-1397.

[4].   Enjun Cheng, Yongzheng Xing, Ping Chen, Yang Yang, Yawei Sun, Dejian Zhou, Lijin Xu, Qinghua Fan and Dongsheng Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7660-7663.

[5].   Xu Hou, Wei Guo, Fan Xia, Fu-Qiang Nie, Hua Dong, Ye Tian, Liping Wen, Lin Wang, Liuxuan Cao, Yang Yang, Jianming Xue, Yanlin Song, Yugang Wang, Dongsheng Liu, Lei Jiang J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(22), 7800-7805.

[6].   Huajie Liu, Dongsheng Liu Chem. Commun., 2009, 2625-2636.

[7].   Shutao Wang, Huajie Liu, Dongsheng Liu, Xinyong Ma, Xiaohong Fang, and Lei Jiang Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 3915-3917.

[8].   Huajie Liu, Yun Xu, Fengyu Li, Yang Yang, Wenxing Wang, Yanlin Song, and Dongsheng Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 2515-2517.

[9].   Youdong Mao; Dongsheng Liu; Shutao Wang; Songnian Luo; Wenxing Wang; Yanlian Yang; Qi Ouyang; Lei Jiang Nucleic Acids Research 2007, 35, e33.

[10].                                          Dongsheng Liu, Andreas Bruckbauer, Chris Abell, Shankar Balasubramanian, Dae-Joon Kang, David Klenerman, Dejian Zhou J. Am. Chem. Soc., 2006, 128(6): 2067-2071.

 

个人简介:

刘冬生,1993年本科毕业于中国科学技术大学高分子化学专业,之后在中科院化学所从事高分子化学研究,其间攻读了在职硕士学位。1999年至2002年于香港理工大学学习,获博士学位后赴英国剑桥大学从事博士后研究。20052月入选中国科学院“百人计划”,加入国家纳米科学中心任研究员、博士生导师。2007年获得国家自然科学基金委员会“杰出青年基金”支持。2008年获得第一届中国化学会~英国皇家化学会青年化学奖20096月获得清华大学“百人计划”、“基础研究青年人才支持计划”支持,加入清华大学化学系,任教授、博士生导师。2011年获邀成为英国皇家化学会会士。20118月起任清华大学化学系副主任。近年来先后担任了基金委面上项目、重点项目负责人,科技部重大基础研究专项项目(973项目)首席科学家。

当前主要从事以核酸等 生物大分子为基础的纳米结构组装及纳米材料制备与应用研究,针对大分子自组装中分子间相互作用的协同与调控这一根本问题,主要以核酸大分子及其杂化体系为研究对象,建立和发展了多组分、多层次、响应性复杂体系的可控组装新方法,实现了多种基于核酸自组装的功能纳米器件和超分子材料的制备。取得的主要学术成果包括:

制备了多种核酸/合成高分子嵌段聚合物如:DNA-树状高分子、DNA-PPO等,研究了其作为巨型两亲分子的组装行为;利用自组装实现了高分子疏水基团的空间定位,再通过亲疏水作用诱导两亲大分子自组装,实现了纳米尺度下形状、尺寸可控的功能高分子囊泡体系的高效组装,为研究高分子溶液自组装提供了新方法;发展了核酸大分子接枝共聚物制备方法,制备了基于核酸自组装,具有可设计力学强度和生物响应性,良好生物相容性的超分子水凝胶体系。

通过自组装构建了核酸分子马达,以分子马达为样本测定了核酸大分子折叠/解折叠速度并提出了合理的动力学模型;实现了核酸马达的光、电驱动方式;发展了多种核酸修饰方法将分子马达与功能体系结合,构建了一系列功能纳米系统,如:可控释放纳米容器、智能亲疏水界面、具有开关功能的仿生纳米孔道等,开拓了生物分子马达应用的新方向;构建了能够精确调控功能基元相对位置的核酸分子机器,实现了对小分子、高分子以及生物分子间相互作用的调控,为研究其相互作用机制,了解自组装中的协同作用提供了工具与平台。

近年来在国际知名期刊上发表了50多篇研究论文,被引用超过1200次。合作出版中文专著一部、参与撰写章节专著两部。在国内、国际学术会议上做邀请报告和主旨报告100余次。现任Soft MatterChemBioChem顾问编委,Biointerphases Co-editor,化学学报编委。

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