中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室石强

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石强，男，中国科学院长春应用化学研究所研究员。2006年-现在，在中国科学院长春应用化学研究所任职。目前，在ACS Applied Materials and Interface, Nanoscale, Chemical Communications等国际期刊发表SCI论文50余篇，被引用500多次，H因子大于13。获授权专利7件，以项目负责人身份承担国家、省部级项目9项，总金额超过1000万元。获国家科技进步二等奖1项，吉林省科技进步一等奖1项、中国科学院院的合作团队奖1项。主要研究领域：高分子材料微纳加工及表面改性；高分子材料表/界面及其与蛋白质、细胞作用规律；血液相容性材料及其在植介入医疗器械中的应用。

石强　研究员
博士，研究员，博士生导师
主楼322室
电话：0431-85262388
个人主页：blood.polymer.cn：
Email：shiqiang@ciac.ac.cn
教育和工作经历
1995-1999, 吉林大学, 材料科学与工程系，学士
1999-2002, 吉林大学, 材料科学与工程系，硕士
2002-2006, 中科院长春应用化学研究所, 高分子化学与物理，博士
2005-2006, 意大利国家天然和合成大分子研究所，助研
2006-现在, 中科院长春应用化学研究所，助研、副研、研究员
2008-2009, 美国阿克隆大学，访问学者
学术兼职
主要荣誉
1.2006 吉林省科技进步一等奖
2.2009 国家科技进步二等奖
研究兴趣
1. 高分子材料的微纳加工
2. 材料表面与界面
3. 血液接触类高分子材料及医疗器械
研究领域和现状
血液相容性是血液接触类材料面临的难题。其基本科学问题为材料表面与血液的相互作用。目前这一领域现状为：血液研究以单组份血液为主，忽略材料形状和尺寸，忽略病变条件下的反应规律。我们则从高分子材料的微纳结构控制出发，根据国家需求，研究真实条件下材料与血液的选择性作用，力图建立基础研究和应用研究的桥梁。具体工作如下：
相关研究发表SCI论文40余篇；申请中国发明专利5项，3项已获授权；以项目负责人身份承担项目8项，总金额700余万元。研究成果分别获吉林省科技进步一等奖1项，国家科技进步二等奖1项。
研究资助
以项目负责人或研究课题负责人身份承担国家、省部级项目8项，总金额超700万元。
1.国家重点研发计划项目[1项]
2.国家自然科学基金项目[3项]
3.中国科学院-威高集团高技术研究发展计划[1项]
4.中国科学院国际合作计划[1项]
5.国家外国专家局[1项]
6.教育部留学回国人员科研启动基金项目[1项]
主要代表性论文
1. Qiang Shi*, Jianwen Hou, Chunyu Zhao, Zhirong Xin*, Jing Jin, Chunming Li, S.-C. Wong, Jinghua Yin, A Smart Core-sheath Nanofiber that Captures and Releases Red Blood Cells from the Blood, Nanoscale, 8(2016), 2022-2029
2. Qiang Shi*, Jianwen Hou, Xiaodong Xu*, Jian Gao, Chunming Li, S.-C. Wong, Jinghua Yin, Capture and Release Erythrocyte from the Blood with Thermo-responsive and Core-sheath PCL/PNIPAAm Nanofibers, Adv. Mater. Interface 3(2016),1500652
3. Chunyu Zhao, Qiang Shi*, Jianwen Hou, Zhirong Xin*, Jing Jin, Chunming Li, S.-C. Wong, Jinghua Yin, Capturing Red Blood Cells from the Blood by Lectin Recognition on Glycopolymer-patterned Surface, J. Mater. Chem. B 2016, 4, 4130-4137
4. Jianwen Hou, Qiang Shi*, Wei Ye, Qunfu Fan, Hengchong Shi, Shing-Chung Wong, Xiaodong Xu, Jinghua Yin*, A novel hydrophilic polymer-brush pattern for site-specific capture of blood cells from whole blood, Chemical Communications, 51(2015), 4200-4203
5. Qiang Shi*, Xiaodong Xu, Qunfu Fan, Jianwen Hou, Wei Ye, Jinghua Yin*, Construction of D-α-tocopheryl polyethylene glycol succinate/PEO core–shell nanofibers on a blood-contacting surface to reduce the hemolysis of preserved erythrocytes, Journal of Materials Chemistry B, 3(2015), 2119-2126  
6. Qiang Shi*, Qunfu Fan, Wei Ye, Jianwen Hou, Shing-Chung Wong, Xiaodong Xu, Jinghua Yin*, Binary release of ascorbic acid and lecithin from core–shell nanofibers on blood-contacting surface for reducing long-term hemolysis of erythrocyte, Colloids and Surfaces B, 125(2015), 28-33
7. Hou Jianwen, Qiang Shi*, Ye We, Stagnaro Palao, Jinghua Yin*, Micropatterning of Hydrophilic Polyacrylamide Brushes to Resist Cell Adhesion but Promote Protein Retention, Chemical Communications, 50(2014), 14975-14978
8. Hou Jianwen, Qiang Shi*, Ye We, Fan Qunfu, Shi Hengchong, Wong S-C, Xu Xiaodong, Jinghua Yin*, Construction of 3D Micropatterned Surfaces with Wormlike and Superhydrophilic PEG Brushes To Detect Dysfunctional Cells, ACS Applied Materials & Interfaces, 6(2014), 20868-20879  
9. Qiang Shi*, Qunfu Fan, Wei Ye, Jianwen Hou, Shing-Chung Wong, Xiaodong Xu, Jinghua Yin*, Controlled Lecithin Release from a Hierarchical Architecture on Blood-Contacting Surface to Reduce Hemolysis of Stored Red Blood Cells, ACS Applied Materials & Interfaces, 6(2014), 9808-9814
10. Qiang Shi*, Qunfu Fan, Wei Ye, Jianwen Hou, Shing-Chung Wong, Xiaodong Xu, Jinghua Yin*, Effect of Surface Interactions on Adhesion of Electrospun Meshes on Substrates, Langmuir, 30(2014),13549-13555
成果评述
1.江雷院士认为：我组开展的研究既重要又有意义，为仿生粘附提供理论基础 (ACS Nano 2015, 9, 3721) 。
2.英国贝尔法斯特女王大学，P. Manesiotis 教授大篇幅评论我组工作，将我组工作选为无损捕捉血细胞的范例（Adv. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adma.201503962）。
3.东南大学生物电子学国家重点实验室主任，顾忠泽教授跟进我组研究工作，在球形光子晶体上实现了血细胞的无损伤捕捉和释放（Nanoscale 2016, DOI: 10.1039/c5nr06368j）。
4.波兰科学院的T. Basinska教授大篇幅详细报道了我组工作，称赞我组工作在蛋白和细胞研究中起到十分关键的作用（Polym. Adv. Technol. 2015, 26, 696）。
5.英国玛利亚女王大学A. H. Barber教授小组跟进了我们的研究工作, 在论文的引言、结果与讨论部分都做大篇幅引用 （Langmuir 2014, 30, 6819) 。
6.美国麻省理工学院Alfred Nobel Prize 得主, M. Buehler教授, 利用我组前期开展的大量工作，阐明医用高分子界面强度和纳米受限行为 (Annu. Rev. Biophys 2013, 42, 651) 。
研究组人员概况
职工：
　　高级工程师 刘静川
　　助理研究员 侯建文
研究生：
　　陈润海, D1 赵春雨, M2

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Facile fabrication of hierarchically thermoresponsive binary polymer pattern for controlled cell adhesion
Jianwen Hou, Lele Cui, Runhai Chen, Xiaodong Xu*, Jiayue Chen, Ligang Yin, Jingchuan Liu, Qiang Shi*, Jinghua Yin
MACROMOL RAPID COMM, 39(6), 2018


红细胞在以苯乙烯类热塑性弹性体（SEBS）为基体的血袋中存储，常发生大量的溶血现象，导致血细胞发生形态畸变而凋亡。人体输入发生溶血或凋亡的红细胞会对引发严重的健康问题。患者输血时，需要首先保证所输血液的质量和安全。因而，追踪检测血细胞病变过程，从血液中移除病变的血细胞，从生物体液中检测功能失调和凋亡细胞，在临床诊断和治疗中十分重要。

表面图案化为细胞创建一个结构精确可控的微环境，可在空间上控制细胞的粘附和取向。聚乙二醇（PEG）分子刷适合构建图案化表面来检测病变红细胞。一方面，PEG分子刷提供电中性的亲水性表面，能够形成水化层来有效抵抗正常细胞的粘附；另一方面，PEG与暴露在凋亡细胞表面的磷酯酰丝氨酸（PS）存在一定的相互作用，可将病变细胞捕捉在PEG分子刷表面。本工作我们巧妙的利用PEG和PS之间特殊相互作用，从而实现了检测异常红细胞的目的。我们首先通过表面引发接枝聚合方法（SIPP），将具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝到SEBS表面，形成亲水层；随后，利用紫外光刻蚀与模板相结合的方法，制备了图案化的引发剂阵列；最后，采用表面自由基活性聚合方法（SAFRP），将聚乙二醇单体（OEGMA）引入SEBS基底，在SEBS表面形成了PNIPAAm/POEGMA的二元分子刷阵列。


研究表明：提高引发剂密度和升高反应温度可有效提高PEG分子刷的接枝密度，赋予其蠕虫状的形貌结构及超亲水性质；二元图案化结构尺寸精确度高，具有可重复性。在37C时，PNIPAAm分子刷分子内氢键作用占优势，呈现一定的疏水性能，可以粘附正常红细胞和病变红细胞。而PEG分子刷呈亲水性，表面不粘附正常红细胞，却粘附溶血红细胞，血细胞在两种分子刷上都有粘附；当温度变为20C时，PNIPAAm分子刷分子间氢键作用占优势，呈现亲水性，不粘附血细胞。而PEG分子刷亲水性保持不变，却粘附溶血红细胞。这样，20C条件下，二元分子刷可单独捕捉病变的血细胞。这一检测平台为原位检测和分析病变血细胞提供了支持，并有望应用于凋亡、病变细胞微量诊断等医用领域。

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Facile fabrication of hierarchically thermoresponsive binary polymer pattern for controlled cell adhesion
Jianwen Hou, Lele Cui, Runhai Chen, Xiaodong Xu*, Jiayue Chen, Ligang Yin, Jingchuan Liu, Qiang Shi*, Jinghua Yin
MACROMOL RAPID COMM, 39(6), 2018


红细胞在以苯乙烯类热塑性弹性体（SEBS）为基体的血袋中存储，常发生大量的溶血现象，导致血细胞发生形态畸变而凋亡。人体输入发生溶血或凋亡的红细胞会对引发严重的健康问题。患者输血时，需要首先保证所输血液的质量和安全。因而，追踪检测血细胞病变过程，从血液中移除病变的血细胞，从生物体液中检测功能失调和凋亡细胞，在临床诊断和治疗中十分重要。

表面图案化为细胞创建一个结构精确可控的微环境，可在空间上控制细胞的粘附和取向。聚乙二醇（PEG）分子刷适合构建图案化表面来检测病变红细胞。一方面，PEG分子刷提供电中性的亲水性表面，能够形成水化层来有效抵抗正常细胞的粘附；另一方面，PEG与暴露在凋亡细胞表面的磷酯酰丝氨酸（PS）存在一定的相互作用，可将病变细胞捕捉在PEG分子刷表面。本工作我们巧妙的利用PEG和PS之间特殊相互作用，从而实现了检测异常红细胞的目的。我们首先通过表面引发接枝聚合方法（SIPP），将具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝到SEBS表面，形成亲水层；随后，利用紫外光刻蚀与模板相结合的方法，制备了图案化的引发剂阵列；最后，采用表面自由基活性聚合方法（SAFRP），将聚乙二醇单体（OEGMA）引入SEBS基底，在SEBS表面形成了PNIPAAm/POEGMA的二元分子刷阵列（图1）。


研究表明：提高引发剂密度和升高反应温度可有效提高PEG分子刷的接枝密度，赋予其蠕虫状的形貌结构及超亲水性质；二元图案化结构尺寸精确度高，具有可重复性。在37C


时，PNIPAAm分子刷分子内氢键作用占优势，呈现一定的疏水性能，可以粘附正常红细胞和病变红细胞。而PEG分子刷呈亲水性，表面不粘附正常红细胞，却粘附溶血红细胞，血细胞在两种分子刷上都有粘附；当温度变为20C时，PNIPAAm分子刷分子间氢键作用占优势，呈现亲水性，不粘附血细胞。而PEG分子刷亲水性保持不变，却粘附溶血红细胞。这样，20C条件下，二元分子刷可单独捕捉病变的血细胞（图2）。这一检测平台为原位检测和分析病变血细胞提供了支持，并有望应用于凋亡、病变细胞微量诊断等医用领域。

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2019自然科学基金面上项目-炎症条件下抗凝血医用高分子表面构建及其抗凝血机理研究
批准号        51973222       
学科分类        高分子材料的表面与界面 ( E031403 )
项目负责人        石强       
依托单位        中国科学院长春应用化学研究所
资助金额        61.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日