【骨干成员】
张学记 北京科技大学教授

苏 磊 北京科技大学研究员
董海峰 北京科技大学教授
【研究背景】
生物功能材料是材料科学、化学、医学和生命科学交叉的前沿发展领域，并不断推动各种新诊断和治疗手段的发展。然而，生物体系及环境的复杂性对于生物功能材料的开发和使用存在极大的限制性因素。伴随着“材料基因工程(MGE)”学科的发展，高通量实验研究模式有助于指导新材料的合成及高效筛选生物兼容性的功能材料，有望加快新型生物功能材料的开发和使用。
【研究目标】
拟对能够承担特定生物功能的材料的物理、化学性质进行研究，深刻探讨材料的“构效”关系及规律，革新材料研发方法，指导新材料的合成，发展适合生物功能材料研究的高通量实验研究模式，加速材料从研究到应用的进程，精选出先进的生物功能材料；发展基于低维度无机纳米材料的有效诊疗手段，提高癌症患者生存率及治愈率。
【主要研究内容】
1. 贵金属基发光纳米材料
2. DNA/microRNA生物传感
3. 药物运输、纳米药物、诊疗系统的开发
【重要研究进展】

1. 肿瘤的高效诊疗和疗效监测新方法
构建了集肿瘤miRNA检测及诊疗多功能纳米探针。构建了一种响铃状中空介孔Au@Cu_2-xS纳米颗粒（图1a），用于胞内miRNA成像诊断及化疗-光热治疗双重治疗。构建适配体和聚乙二醇功能化的MoS₂/Cu_1.8S（ATPMC）诊疗平台（图1b），能够对肿瘤细胞进行荧光成像、光声成像及光热成像诊断，检测胞内肿瘤miRNA，同时进行光热治疗。提出分子识别介导纳米药物及癌症疗效监测新策略。制备新型多功能锆-铁卟啉金属有机骨架纳米梭（Zr-FeP MOF），实现多模式成像诊断及低温PDT和PTT联合治疗（图1c）。设计二维超薄氧化碲/铵钨青铜纳米带，实现CT和PA肿瘤成像诊断及高效第二近红外区的肿瘤消融能力（图1d）。将碳化钒量子点与功能化外泌体结合，能够同时实现荧光、光声和磁共振成像肿瘤诊断，及第二近红外区细胞核靶向低温光热治疗（图1e）。开创性将红细胞膜与细胞膜融合，包裹载有DOX的中空硫化铜纳米颗粒，用于黑色素瘤PA肿瘤成像诊断，PTT和化疗高效协同治疗（图1f）。
图1 基于上述研究结果发表的论文成果
2. 金基发光纳米材料
利用谷胱甘肽（GSH）保护的AIE型Au NCs作为模型，研究了pH可控的AIE，以及相应的自组装/解组装过程。发现在Au NCs的表面上，Au(I)-巯基壳发生了一定程度的结晶。该研究拓宽了对AIE型金属NC的表面/界面结构及控制其发光机制的理解，发表在Mater. Chem. Front. 2018, 2, 923-928。随后，我们利用cysteine刻蚀该聚集诱导发光金簇，发现高浓度的半胱氨酸会刻蚀Au NCs从而淬灭其发光，进一步阐明其配体壳内缺乏亲金性作用，指出其AIE的发光机制应该是配体壳的致密性所引起的，发表在Nanoscale 2019, 11, 294-300。接下来，我们利用具有分形结构的鹅羽毛成功合成基于超小型的新型发光纳米杂化材料，并实现具备AIE活性Au(I)配合物的快速简易制备，该工作发表在ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7, 1, 592-598。另外，我们还综述了基于有机金属纳米材料的聚集诱导发光纳米簇的最新进展，梳理了该领域现存的挑战和问题，探讨了其发展前景，发表在Crit. Rev. Anal. Chem. 2018, 48, 330-336.
图2 聚集诱导发光金纳米簇界面结构及发光刻蚀猝灭示意图



团队成果
1.发表论文
序号
论文名称
发表刊物
发表
时间
收录类别
作者

1
Sensitively distinguishing intracellular precursor
and mature microRNA abundance
Chemical Science
2018.11.27
SCI
Fan Yang, Yaru Cheng, Yu Cao, Haifeng Dong, * Huiting Lu, Kai Zhang, Xiangdan Meng, Conghui Liuab and Xueji Zhang*

2
Synthesis of Luminescent Gold Nanoclusters Embedded Goose Feathers for Facile Preparation of Au(I) Complexes with AIE
ACS Sustainable Chem. Eng.
2018.11.29
SCI
Tong Shu,* Xiaojun Cheng, Jianxing Wang, Xiangfang Lin, Ziping Zhou, Lei Su,* and Xueji Zhang*

3
Chemical etching of pH-sensitive aggregationinduced
emission-active gold nanoclusters for
ultra-sensitive detection of cysteine
Nanoscale
2018.10.22
SCI
Jianxing Wang,Xiangfang Lin, Lei Su,* Junfa Yin, Tong Shu and
Xueji Zhang*

4
A dual-cell device designed as an oxidase mimic
and its use for the study of oxidase-like
nanozymes
Chem. Commun.,
2017.12.28
SCI
Hankun Yang, Jingyu Xiao, Junpeng Shi, Tong Shu, Lei Su, Qingye Lu and Xueji Zhang

5
Luminescent Organometallic Nanomaterials with Aggregation-Induced Emi
Crit. Rev. Anal. Chem.
2018.3.20
SCI
Tong Shu , Jianxing Wang, Lei Su, and Xueji Zhang

6
pH-Responsive aggregation-induced emission
of Au nanoclusters and crystallization of the
Au(I)–thiolate shell?
Mater. Chem. Front.,
2018.2.5
SCI
Jianxing Wang, Nirmal Goswami, Tong Shu, Lei Su and Xueji Zhang*

7
DNA-Mediated Nanoscale Metal?Organic Frameworks for
Ultrasensitive Photoelectrochemical Enzyme-Free Immunoassay
Anal. Chem.
2018.9.20
SCI
Guangyao Zhang, Dan Shan, Haifeng Dong, Serge Cosnier, Khalid Abdullah Al-Ghanim,
Zubair Ahmad, Shahid Mahboob, and Xueji Zhang*

8
Cancer cell membrane camouflaged nanoprobe for catalytic ratiometric photoacoustic imaging of microRNA in living mice
Adv.Mater.
2019.02
SCI
KaiZhang,XiangdanMeng,ZhouYang, YuCao, YaruCheng, DongdongWang, HuitingLu, Zhuojie Shi, HaifengDong andXuejiZhang

9
Ultrathin tellurium oxide/ammonium tungsten bronze nanoribbon for multimodality imaging and second near-infrared region photothermal therapy
Nano Lett.
2019.2
SCI
Yaru Cheng, Fan Yang, Guolei Xiang, Kai Zhang, Yu Cao, Dongdong Wang, Haifeng Dong and Xueji Zhang.

10
Engineered exosome-mediated near-infrared-ii region V2C quantum dot delivery for nucleus-target low-temperature photothermal
ACS nano
2019.1
SCI
Yu Cao, Tingting Wu, Kai Zhang, Xiangdan Meng, Wenhao Dai, Dongdong Wang, Haifeng Dong and Xueji Zhang.

2.科研奖励
序号
奖项名称
颁发单位
等级
获奖成果名称
获奖人
获奖时间

1
高等学校科学研究优秀成果奖
自然科学奖
教育部
二等奖
功能纳米探针/界面生物分析
张学记、董海峰、许利苹、许太林、苏磊
2018

2
中国分析测试协会科学技术奖
（CAIA奖）
中国分析测试协会
一等奖
基于功能纳米探针与仿生微纳界面的
生物分析新方法研究
张学记、董海峰、马庆伟、苏磊、许利苹、许太林、舒桐
2018