中国科学院理化技术研究所仿生智能界面材料研究组王树涛

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王树涛，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，课题组长，入选国家杰青, 国家“万人计划”青年拔尖人才以及“引进国外杰出青年人才计划”。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，如抗粘附界面材料、高效生物识别粘附界面和器件以及疾病早期诊断等方面的研究。率先提出“结构匹配与分子识别”协同的生物识别粘附效应，并用于癌症检测，比传统细胞分离方法灵敏度提高1000倍，因此获2010年世界科技奖提名。曾获2006年中国重大科学进展，2008年中国科学院优秀博士论文（50篇），2009年全国百篇优秀博士论文提名奖，2013年中国化学会青年化学奖等奖项。发表SCI论文140余篇，其中包括Angew. Chem.（9篇），Adv. Mater.（20篇），JACS (2篇)，Nat. Protocol.(1篇) 他引4200余次，H因子39。授权中国专利8项，美国专利2项。并先后在Chemical Review, Chemical Society Review, Annual Review Nano Research, Account of Chemical Research, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Chemistry Review, MRS Bulletin等国际著名杂志发表邀请综述，英文专著3章。研究成果多次被Nature, Nature medicine，Science Daily，Chem&Eng News，Materials Views China，Material Today，Lab Chip等亮点报道。被Nature Chemistry的“The Sceptical Chemist”、Asia-Pacific Biothech News的“People Watch”、China Science Daily等做了人物专访报道。

简历：
姓 名:王树涛        
性    别:男
职 务:课题组长        
职    称:研究员
学 历:博士        
通讯地址:北京市海淀区中关村东路29号
电 话:010-82543658        
邮政编码:100190
传 真:无        
电子邮件:stwang@mail.ipc.ac.cn
主 页:

学历：
1996年－2000年，东北师范大学化学系，本科
2000年－2003年，东北师范大学化学学院，硕士，无机化学专业，王恩波教授
2003年－2007年，中国科学院化学研究所，博士，物理化学专业，江雷院士
研究工作经历：
2007年－2010年，美国加州大学洛杉矶分校医学院，博士后
2010年－2014年，中国科学院化学研究所，研究员，博士生导师
2014年－至今，中国科学院理化技术研究所，研究员，博士生导师
研究领域：
1. 多尺度界面材料的制备
2. 界面粘附性质调控
3. 纳米医学与癌症检测
获奖及荣誉：
1. 2014年国家自然科学基金委杰出青年基金
2. 2014年国家“万人计划”青年拔尖人才
3. 2013年中国化学会青年化学奖
4. 2010年世界科技奖提名（材料类）
5. 2009年全国百篇优秀博士论文奖提名
6. 2008年中国科学院优秀博士论文奖
7. 2007年中国科学院院长优秀奖
代表论著：
1. Jingxin Meng, Pengchao Zhang, Shutao Wang*, Recent Progress of Abrasion-Resistant Materials: Learning from Nature.
    Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 237−251.
2. Shutao Wang, Kesong Liu, Xi Yao, and Lei Jiang*, Bioinspired Surfaces with Superwettability: New Insight on Theory, Design, and Application.
    Chem. Rev. 2015, 115, 8230–8293.
3. Xueli Liu, Shutao Wang*, Three-dimensional Nano-biointerface as A New Platform for Guiding Cell Fate.
    Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2385-2401. (封面)
4. Yingying Li, Qihang Lu, Hongliang Liu, Jianfeng Wang, Pengchao Zhang, Huageng Liang, Lei Jiang, Shutao Wang*, Antibody Modified Reduced Graphene Oxide Film with Extreme Sensitivity to Circulating Tumor Cells.
    Adv. Mater. 2015, 27, 6848–6854.
5. Chao Huang, Gao Yang, Qing Ha, Jinxin Meng, Shutao Wang*, Multifunctional “Smart” Particles Engineered from Live Immunocytes: Toward Capture and Release of Cancer Cells.  
    Adv. Mater. 2015, 27, 310-313.
6. Juan Jin, Yongzheng Xing, Yanli Xi, Xueli Liu, Tao Zhou, Xinxin Ma, Zhongqiang Yang, Shutao Wang*, Dongsheng Liu*, A Triggered DNA Hydrogel Cover to Envelop and Release Single Cells.
    Adv. Mater. 2013, 25, 4714-4717.
7. Pengchao Zhang, Li Chen, Tailin Xu, Hongliang Liu, Xueli Liu, Jingxin Meng, Gao Yang, Shutao Wang,* Lei Jiang, Programmable fractal nanostructured interfaces for specific cancer cell recognition.
    Adv. Mater. 2013, 25, 3566–3570.
8. Hongliang Liu, Xueli Liu, Jingxin Meng, Pengchao Zhang, Gao Yang, Bin Su, Kang Sun, Li Chen, Dong Han, Shutao Wang*, Lei Jiang, Hydrophobic Interaction-Mediated Capture and Release of Cancer Cells on Thermoresponsive Nanostructured Surfaces.  
     Adv. Mater. 2013, 25, 922-928. (Materials Views, Research News 亮点介绍)
9. Li Chen, Xueli Liu, Bin Su, Jing Li, Lei Jiang, Dong Han*, Shutao Wang*, Aptamer-Mediated Efficient Capture and Release of T Lymphocytes on Nanostructured Surfaces.
     Adv. Mater. 2011, 23, 4376-4380. (Journal Cover, Materials Views 中国 亮点新闻)
10. Hongliang Liu, Yingying Li, Kang Sun, Junbing Fan, Pengchao Zhang, Jingxin Meng, Shutao Wang*, Lei Jiang, Dual-Responsive Surfaces Modified with Phenylboronic Acid-Containing Polymer Brush for Reversible Cell Capture and Release.
      J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7603–7609
11. Ruixue Duan,‡ Xiaolei Zuo,‡ Shutao Wang,‡ Xiyun Quan, Dongliang Chen, Zhifei Chen, Lei Jiang, Chunhai Fan, and Fan Xia*, Lab in a Tube: Ultrasensitive Detection of MicroRNAs at the Single-2 Cell Level and in Breast Cancer Patients Using Quadratic Isothermal Amplification.
      J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4604-4607. （‡contributed equally to this work）
12. Gao Yang, Yanhua Cao, Junbing Fan, Hongliang Liu, Feilong Zhang, Pengchao Zhang, Chao Huang, Lei Jiang, Shutao Wang*, Rapid Generation of Cell Gradients by Utilizing Merely Nanotopographic Interactions on the Bio-Inert Glass Surface.
       Angew. Chem. In. Ed. 2014, 53, 2915–2918.
13. Shutao Wang, Kan Liu, Jian Liu, Zeta T.- F. Yu, Eun Kyung Lee, Xiaowen Xu, Jean Reiss, Leland W. K. Chung, Jiaoti Huang, Matthew Rettig, David Silegson, Kumaran N. Duraiswamy, Clifton K.-F. Shen*, and Hsian-Rong Tseng*, Highly Efficient Capture of Circulating Tumor Cells Using Nanostructured Silicon Substrates with Integrated Chaotic Micromixers.
      Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3084-3088. (Journal Cover, Nature Medicine亮点新闻)
14. Feilong Zhang, Yan Jiang, Xueli Liu, Jingxin Meng, Pengchao Zhang, Hongliang Liu, Gao Yang, Guannan Li, Lei Jiang, Li-Jun Wan, Jin-Song Hu,* and Shutao Wang*, Hierarchical Nanowire Arrays as Three-Dimensional Fractal Nanobiointerfaces for High Efficient Capture of Cancer Cells.
      Nano Lett. 2016, 16, 766−772.
15. Jingxin Meng, Pengchao Zhang, Feilong Zhang, Hongliang Liu, Junbing Fan, Xueli Liu, Gao Yang, Lei Jiang, and Shutao Wang*, A Self-Cleaning TiO2 Nanosisal-like Coating toward Disposing Nanobiochips of Cancer Detection.
      ACS Nano 2015, 9, 9284-9291.


著作：
1. Jingxin Meng, Hongliang Liu, and Shutao Wang*. “Nanostructured Substrates for Circulating Tumor Cell Capturing”. Soft Matter Nanotechnology: From Structure to Function, ch 11, pp 293-308.  
2. Xueli Liu, Li Chen, and Shutao Wang*. “Emerging Nanotechnology for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells”. Nanomedicine in Diagnostics, ch 8, pp 172-190.
3. Shutao Wang, Gwen E. Owens, Hsian-Rong Tseng,“Nano “Fly Paper” Technology for the Capture of Circulating Tumor Cells” Biomedical Nanotechnology, ch 10, pp 141-150.
承担科研项目情况：
1. 国家自然科学基金杰出青年基金：生物界面化学（项目号：21425314）,2015年1月-2018年12月，项目负责人
2. 国家“万人计划”青年拔尖人才，2015年1月-2017年12月，项目负责人
3. 自然科学基金委面上项目：基于仿生微纳米界面的循环肿瘤细胞检测的新原理和新方法（项目号：21175140），2012年1月—2015年12月，项目负责人
4. 科技部国家重大科学研究计划项目：仿生可控粘附纳米界面材料（项目号：2012CB933800），2012年1月—2016年8月，项目骨干

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人的自由活动得益于人体关节软骨优异的生物润滑行为，而这种独特性质的发生却是一个非常复杂的动态过程，如何有效的模拟人体关节软骨的动态润滑行为一直是设计合成人工软骨替代材料的关键难题。近日，受人体关节软骨渗出润滑机制的启发，吉林大学宋文龙副教授课题组和中国科学院理化技术研究所王树涛教授课题组合作提出了一种制备具有独特剪切力响应润滑特性的高强度超分子水凝胶的方法。该研究成果以Bio-inspired supramolecular lubricating hydrogel induced by shearforce为题发表在Journalof the American Chemical Society上 (JACS, 2018, 140 (9),3186-3189)，并同时被选为封面文章。

研究人员通过复合具有剪切触变特性的芴甲氧羰基-L-色氨酸非共价超分子网络和共价交联的聚丙烯酰胺/聚乙烯醇网络制备的水凝胶，在保持极高的力学强度的同时，实现了仿关节软骨渗出润滑机理的润滑特性。这是因为组装的芴甲氧羰基-L-色氨酸超分子网络在剪切力作用下发生解组装并伴随发生凝胶-溶胶转化，在荷载的条件下渗出到水凝胶表面形成润滑层，从而降低摩擦；同时水凝胶中的聚丙烯酰胺/聚乙烯醇双网络部分作为支撑骨架为水凝胶提供良好的力学强度。

这种通过复合剪切触变特性的非共价超分子体系和共价的高强度聚合物体系制备水凝胶的方法，为设计制备具有响应润滑特性的人造关节软骨提供了新的思路。

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b12886

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一颗颗张着嘴的小豆豆“咬住”水中的小油滴，但它们并没有吞噬，而是再慢慢与其他“咬住”油滴的小豆豆们一起努力，使这些被“咬住”的小油滴聚集并形成一颗大油滴，最后小豆豆们将大油滴包裹起来并使其漂浮在水面上。

这一场景被中科院理化技术研究所王树涛研究员团队实验室的显微镜如实地记录下来。

研究人员将这种神奇的小豆豆命名为Janus。因为在罗马神话中，Janus是天门神，早晨打开天门，让阳光普照人间，晚上又把天门关上，使黑暗降临大地。他的头部前后各有一副面孔，可以同时看着两个不同方向，一副看着过去，一副看着未来，因此也称两面神。

而Janus的两面，正好符合这种新微粒的既亲水又亲油的两面性。

带磁性的Janus微粒

磁性各向异性微球用于油水乳液的快速分离示意图

目前，由于工业、生活中含油废水的大量排放以及海上原油泄漏事故的频繁发生，如何解决水中油污染的问题一直被研究人员密切关注着。

通常油在水中往往以浮油、分散油、乳化油或无表面活性剂稳定的微小油滴的形式存在。针对不同种类的油污染，在中科院引领下，许多研究人员相继开发了基于表面浸润性的膜、海绵等材料，并将其用于分离浮油、分散油甚至是乳化油等。

尽管如此，对微小油粒的处理依然是个难题，传统方法很难高效、快速地将其分离，因为这些油滴尺寸通常小于20μm，在水中能长时间稳定存在。而Janus微粒的出现恰恰为解决这些细小油滴的分离提供了新思路。

经过实验，研究人员巧妙地将界面聚合与乳液聚合两种传统合成方法结合，找到了一种新的方式，即通过油水乳液界面聚合结合纳米粒子界面组装的方法，最终才有了前面提到的Janus微粒的出现。

“它的凸面亲水，凹面亲油。当它被放入油水混合的乳液中时，亲油的凹面可以有效捕捉水中的微小油滴。”论文通讯作者之一、中科院理化所副研究员樊俊兵告诉记者。

当抓住油滴后，Janus微粒会与周围其他抓住油滴的同伴抱团，促使微小油滴聚并形成较大的油滴，并且其表面既亲水又亲油的两亲性特点可以保证大油滴的稳定。更为神奇的是，一块磁铁就可以将这些油滴吸到实验器皿的一边。“这是因为我们在Janus的亲水表面修饰了四氧化三铁，使其具有磁性。”樊俊兵解释说。而且，整个分离过程只需要两分钟，分离效率高达99%，并适用于不同比例、不同种类的油水混合物。

吸油只是其中一种应用

Janus微粒如此神奇，它的基础离不开王树涛团队最初研究的普适性的乳液界面聚合的方法。在这种方法下，抓取油滴只是其中一种应用。实际上，这种微球还能选择性地吸附纳米粒子、生物分子或捕获细菌、胶体微球。

“Janus微球项目从五六年前就开始了，我们用了一年多的时间找到了新的聚合方法。”王树涛在接受记者采访时介绍道。之后的时间，王树涛研究组的科研人员将研究重点放在乳液界面聚合机理以及不同单体配比下的对应形成不同形貌微球的相图上。

什么叫相图呢？“就好比我有水果也有冰，可以做水果口味的冰淇淋，但是它们的不同配比口味不同。那么什么比例可以做出什么样的冰淇淋呢？我们将所有配比情况下对应不同形貌的微球都做了一遍。”王树涛打了个比方。

最终，研究人员发现，在不同配比情况下，微粒有时却变得圆鼓鼓的像个小馒头，有时则像月亮……“这些数据为我们接下来进一步的研究奠定了坚实的基础。”王树涛表示。

应用还需因地制宜

“实验室制备Janus微粒，从最初的十几毫升到现在的5升，看起来进步很大，但真正面对以吨为单位的油水混合物还不够。”王树涛说。他们的论文被报道后，就陆续接到公司甚至油田打来的咨询电话，还有的油田要将污水样本直接运输过来，供他们研究。

但是面对市场的庞大需求，王树涛表现得十分理智：“我们的实验毕竟只在实验室中进行，实际情况则要复杂得多。即便都是油田，但是周围环境也会有所不同，有些可能岩石较多，有些则可能泥沙多，酸碱环境也不同。所以我们不能直接套用，需要因地制宜。”

因地制宜就意味要去当地进行考察，每个地方不同的特点可能也让这项技术的介入时机不尽相同。所以，在研究人员眼中，Janus微粒的出现仅仅是这项研究的开始，未来还有很长的路要走。

“我们可以将这一研究继续下去，研究得更透彻。从而为解决我国油水分离的大问题做一点事情。”王树涛说。

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2019自然科学基金面上项目-非对称浸润性界面材料的设计及其伤口渗出液定向移除研究
批准号        21972155        学
科分类        浸润性与吸附 ( B020303 )
项目负责人        王树涛       
依托单位        中国科学院理化技术研究所
资助金额        65.00万元       
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

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7月3日晚，教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者王树涛教授通过腾讯会议“大家在线”为青岛大学广大师生作了题为《仿生界面生物粘附研究最新进展》的学术报告，本次报告是生命科学学院2020年度青岛大学“活力生命”论坛第7讲（总第27讲），报告会由生命科学学院刘爱骅教授主持，相关专业师生100余人在线参与。
生物界面粘附是界面化学研究中的前沿热点之一，不仅有助于我们了解生命的奥秘、还对发展新型功能界面材料和相关技术有着重要意义。向自然学习，为发展新材料源源不断的提供新原理和新思路。近年来，其团队研究了几种生物界面上的特殊粘附现象，井受此启发发展了系列仿生粘附可控界面：（1）揭示了鸟类羽毛耐撕裂的性能是源于羽毛上的钩-槽钩机械级联互锁结构，颠覆了传统认为的简单钩槽互锁结构；发展了仿蜻蜓干态粘附材料，解决了传统仿苍耳尼龙粘扣易坏、噪音大等问题；发展了仿肾小管内壁的抗矿物粘附界面材料；（2）提出结构匹配和分子识别的协同仿免疫界面识别理念。利用化学刻蚀。气相沉积、电化学沉积、模板复形、电纺等技术构筑了系列仿免疫CTC捕获芯片；提出界面乳液聚合方法，构筑了系列形状可控(从Janus到多孔)与表面化学可控的仿免疫磁珠微球；（3）提出了生物流体“自泵浦”模型。发展了生物流体粘附可控界面材料，促进了功能布料和伤口愈合辅料升级换代。报告内容引起了在线参与师生的极大兴趣，与会人员纷纷表示聆听该讲座受益匪浅。
王树涛，研究员，中科院理化技术研究所、中科院仿生材料与界面科学点实验室副主任。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，创新性地提出了拓扑匹配与分子识别协同的界面识别理念。并合成了系列可控粘附界面材料，如高效贴附、抗粘附界面材料、生物特异识别粘附界面和器件等方面研究。曾获2013年中国化学会青年化学奖，2014年国家基金委杰出青年基金。2016年科技部领军人才，2016年教育部长江学者特聘教授，2017年英国皇家化学会会士，2017年中国科学院青年科学家奖等奖励与支持。发表SCI论文200余篇，包括Nature, Sci. Adv., Angew. Chem., Adv. Mater., JACS, PNAS, Nat. Rev. Mater., Chem. Rev., Chem. Soc Rev., Acc. Chem. Res.等，引用15000余次。

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2023国际前沿材料大会（ICFM）于10月14日至17日在青岛举行。会上颁发了国际材料联合会前沿材料青年科学家奖（IUMRS Frontier Materials Young Scientists Award），旨在奖励全球范围内在材料基础与应用研究做出重要贡献和影响的青年科学家。理化所王树涛研究员荣获该奖。
　　王树涛，中国科学院理化技术研究所研究员。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，揭示自然界中特殊的界面粘附现象与机制，设计与制备仿生多尺度界面材料，探索其在医疗健康、能源、环境、信息等领域的应用。在相关领域发表SCI论文240余篇，其中包括Nature、Nat. Mater.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、Angew. Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Proc. Natl. Acad. Sci. USA，被引用26000余次。授权中国专利22项，美国专利2项。现任中国化学会仿生材料化学专业委员会副主任，中国化学会青年工作委员会主任。入选国家杰青，国家相关人才计划领军人才，长江学者岗位特聘教授，科睿唯安中国高被引科学家，英国皇家化学会会士，中国化学会会士，“Top 1%高被引中国作者”榜单（综合化学领域）等。曾获2010年世界科技奖提名，2013年中国化学会青年化学奖，2017年中国科学院青年科学家奖，2018年Nano Research Young Innovators Award in NanoBiotech (45 under 45)，2020年唐立新优秀学者等奖项。

　　国际材料研究学会联盟(International Union of Materials Research Societies, IUMRS）是1991年由美国(MRS)、中国(C-MRS)、欧洲(E-MRS)、日本(MRS-J)等国家的材料学会联合发起成立的国际学术组织，旨在促进全球范围内跨学科的材料科学研究和教育事业，目前已有14个会员国家学会，总部设在新加坡。“国际材料联合会前沿材料奖”是 ICFM 大会中的一项重要活动。每年在前沿材料领域中评选4名资深科学家、6名青年科学家和12名研究生，分别授予“IUMRS前沿材料科学家奖”、“IUMRS前沿材料青年科学家奖”和“IUMRS前沿材料研究生奖”。理化所江雷院士曾获2022年度“IUMRS前沿材料科学家奖”。

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高粘性渗出液严重阻碍伤口愈合，极易导致伤口恶化、感染以及持续炎症刺激，是临床伤口治疗的巨大挑战。理想的伤口敷料应该按需、及时地去除这些过量渗出液。然而，粘性生物流体的高粘度和弱流动性等固有特性强烈地阻碍了它的有效输运。在临床实践中，必须频繁采用外部物理方法，如生理盐水冲洗、物理擦除和负压治疗等方法去除粘性生物流体，不可避免的产生了继发性创伤和持续的疼痛刺激。因此，开发具有高效导出粘性生物流体能力的新一代医用敷料是一个巨大的挑战。

图： 三维浸润诱导转移聚合策略（3D-WET）制备具有水化水凝胶通道的自泵油水凝胶敷料（SPD）用于导出伤口粘性渗出液，促进糖尿病伤口愈合示意图

        近日，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员和时连鑫副研究员团队报道了一种具有水化水凝胶通道的自泵油水凝胶敷料（SPD），通过单向移除伤口过量粘性生物流体，实现了糖尿病伤口的快速愈合。相比于商用水胶体敷料，真皮重塑率增加约14.3%，伤口愈合时间缩短约33.3%。这项研究为治疗粘性生物流体相关的慢性伤口提供了新思路。相关研究成果以 A Viscous-biofluid Self-pumping Organohydrogel Dressing to Accelerate Diabetic Wound Healing为题发表在Advanced Materials上。论文第一作者为理化所博士生肖五一和特别研究助理万茜子，通讯作者为王树涛研究员和时连鑫副研究员。研究工作得到了国家自然基金委、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401539。