中科院苏州纳米所王强斌

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王强斌，博士，中科院“百人计划”研究员，中科院苏州纳米所博士生导师，国家杰出青年基金获得者。1992～1999年就读于中国石油大学，分别获学士和硕士学位，2002年于华东理工大学获博士学位。2002～2004年在上海交通大学任讲师，2004～2006年在美国亚利桑那州立大学化学与生物化学系从事博士后研究，2006～2008年在美国亚利桑那州立大学生物设计研究院任助理研究教授，2008年7月年加入中科院苏州纳米所，任研究员，课题组长，2010年获中科院“百人计划”择优支持。曾获苏州高层次紧缺人才（2008）、江苏省333人才（2010）、苏州工业园区科教领军人才（2012）、中科院“百人计划”结题优秀（2014）、中科院特聘研究员（2014）、日本化学会Lectureship Award（2015）等荣誉。2012年获得首届江苏省杰出青年基金资助，2014年获得国家杰出青年基金资助。现任中科院纳米-生物界面重点实验室主任，中科院苏州纳米所学术委员会副主任， Nano Research编委。



简历：
姓 名:王强斌        
性    别:男
职 务:
职    称:研究员
学 历:博士研究生        
通讯地址:苏州工业园区若水路398号
电 话:
邮政编码:215123
传 真:
电子邮件:qbwang2008@sinano.ac.cn

　　
研究工作：   
自2008年7月回国独立开展工作以来，聚焦无机半导体近红外量子点可控合成、光学性质调控及其在活体成像中的应用研究，取得了系列进展：（1）提出和发展了一种新型的近红外荧光Ag2S量子点及其合成技术，利用能带裁剪理论对其光学性质进行了精确调控，并在此基础上合成了一系列窄带隙的半导体金属硫化物；（2）构筑了量子点表面生物功能化平台，分别通过化学分子（聚乙二醇）和生物分子（蛋白质和DNA）修饰获得了高生物相容性和靶向性的荧光量子点，为其生物应用奠定了基础；（3）发展了基于近红外荧光Ag2S量子点的活体影像技术，实现了对活体组织原位、实时、高灵敏度和高信噪比的影像研究。这些研究结果为无机半导体纳米晶的设计、制备及其生物医学应用提供了新的思路。发表论文60余篇，申请专利20余项，国际专利2项，国际会议特邀报告20余次。承担了国家自然科学基金、973重大研究计划、中科院科技战略先导专项等项目。  
研究领域：
　　(1)无机半导体纳米晶可控制备及其在光电、催化等领域中的应用研究；  
　　(2)生物大分子指导的离散纳米结构自组装及其光学性质研究；  
      (3)活体荧光影像技术在疾病诊疗、药物筛选以及干细胞再生医学等领域中的应用研究。

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基于干细胞的再生医学疗法是目前治疗人类组织、器官缺损和病变所引起的重大疑难疾病最具前景的方法，并已经在骨、心脏、肝脏、眼等组织修复的临床治疗研究中获得了巨大成功。干细胞再生医学的成功需要我们明晰移植干细胞在体内的分布、存活和分化行为以及相应的旁分泌功能等。而了解移植干细胞在活体内的这一系列行为，以改进干细胞疗法的疗效及其安全性，是目前干细胞疗法临床转化需要解决的关键问题。因此，开发能够实现对移植干细胞在活体内的分布、存活、分化等功能行为进行原位示踪的活体影像技术，具有十分重要的意义，将极大地促进了高效、安全的干细胞疗法的开发及其临床转化。

光学成像技术具有成像速度快、灵敏度高、可以进行多通道成像等独特优点，是目前生物医学研究最重要的成像方法之一。其中近红外光学（700-1700 nm）成像技术因其能有效降低组织对光的吸收和散射以提高荧光成像的组织穿透深度和空间分辨率，已被广泛应用于干细胞示踪研究。尤其随着纳米技术的发展，一系列具有不同组成、不同光学特性和不同功能的近红外荧光纳米探针的发展，极大地提高了荧光成像的组织穿透深度、灵敏度、时间分辨率、空间分辨率以及信噪比。此外，具有极低组织吸收、散射和组织自发荧光特性的近红外二区（NIR-II, 1000-1700 nm）荧光成像技术的应用，正为人们打开一扇可以了解干细胞活体行为的更为精准的活体“可视化”光学窗口。

最近，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的王强斌研究员课题组在其邀请综述“Recent Advances in Tracking the Transplanted Stem Cells Using Near-Infrared Fluorescent Nanoprobes: Turning from the First to the Second Near-infrared Window”中对近年来干细胞示踪近红外荧光纳米探针的研究进展进行了总结，详细介绍了荧光量子点、稀土发光探针、有机荧光纳米探针以及多模荧光纳米探针等不同类型的近红外荧光纳米探针的开发、特性及干细胞示踪应用，着重分析了以Ag2S量子点探针为代表的近红外二区光学成像纳米探针的发展和应用。最后，对如何发展监测单个干细胞行为的超高灵敏探针，监测干细胞特定功能和行为的功能探针，同时分析干细胞多种行为的多模式探针以及同时监测和调控干细胞的行为的荧光纳米探针等进行了展望。

相关综述文章在线发表在Advanced Healthcare Materials（DOI: 10.1002/adhm.201800497）上。

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近红外二区荧光Ag2S量子点及其干细胞示踪影像研究

In Vivo Tracking of Transplanted Stem Cells by NIR-II Fluorescence Ag2SQDs

陈光村，王强斌*

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，纳米生物苏州，中国，215123

gcchen2011@sinano.ac.cn，qbwang2008@sinano.ac.cn

    近红外二区（NIR-II,1000-1700 nm）荧光由于最大限度的减少了生物组织对光子的吸收和散射，实现了前所未有的组织穿透深度和空间分辨率。本团队在国际上首先提出和发展了一种新型、生物安全的近红外二区荧光（1000-1700 nm）Ag2S量子点体系，建立了基于Ag2S近红外二区荧光的原位、实时活体影像技术平台，实现了高组织穿透深度（>1.5 cm）、高空间分辨率（~25 μm）和高时间分辨率（~30 ms）活体成像，与原有传统荧光（400-900 nm）成像技术相比较，在组织穿透深度、时间分辨率和空间分辨率等方面均实现了数量级水平的提升。利用这种基于Ag2S量子点的新一代近红外二区荧光成像技术，我们深入开展了一系列基于近红外二区荧光的生物医学“可视化”研究。其中，针对“再生医学”这一前沿科学领域，我们以近红外Ag2S量子点为探针，建立了一种高组织穿透深度、高时空分辨的干细胞活体示踪新影像技术，并实现了对干细胞移植治疗急性肝损伤过程的高时间分辨实时影像监测，以及皮肤损伤修复过程中的干细胞趋向迁移的高空间分辨影像研究。在此基础上，结合Ag2S量子点探针和特异启动子控制报告基因成像技术，针对干细胞颅骨修复，发展了一种可以对移植干细胞的分布、存活、分化等多种行为进行同时成像的多功能活体影像技术。这种基于Ag2S量子点的近红外二区荧光成像技术，是一种无损、高灵敏，高分辨，且既能实时监测又能长期示踪的干细胞活体示踪新技术，并有望在影像指导的干细胞新疗法的开发，临床级干细胞安全评估和标准制定等研究中得到广泛应用。

关键词：Ag2S量子点；近红外二区荧光成像；细胞示踪；再生医学

参考文献：

【1】          G.C. Chen*,S.Y. Lin, D.H. Huang, Y.J. Zhang, C.Y. Li, M. Wang, Q.B. Wang*. Small, 14, 1702679, (2018).

【2】          G.C. Chen*,Y.J. Zhang, C.Y. Li, D.H. Huang, Q.W. Wang, Q.B. Wang*. Adv. Healthc. Mater., e1800497, (2018).

【3】          C.Y. Li, Y.J.Zhang, G.C. Chen, F. Hu, K. Zhao, Q.B. Wang*. Adv. Mater. 29, 1605754, (2017).

【4】          C.H. Song,Y.J. Zhang, C.Y. Li, G.C. Chen, X.F. Kang, Q.B. Wang*. Adv. Funct. Mater. 26, 4192-4200, (2016).

【5】          G.C. Chen, F.Tian, C.Y. Li, Y.J. Zhang, Z. Weng, Y. Zhang, Q.B. Wang*. Biomaterials 53, 265-273, (2015).

【6】          G.C. Chen, F.Tian, Y. Zhang, Y.J. Zhang, C.Y. Li, Q.B. Wang*. Adv. Funct. Mater. 24, 2481-2488, (2014).

【7】          Y. Zhang,Y.J. Zhang, G.S. Hong, G.C. Chen, F. Li, H.J. Dai*, Q.B. Wang*. ACS Nano 6, 3695-3702, (2012).

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近红外II区荧光（1000-1700 nm, NIR-II）极大克服了传统荧光 (400-900 nm) 面临的强的组织吸收、散射及自发荧光干扰，在活体成像中可实现更高的组织穿透深度和空间分辨率，被视为最具潜力的下一代活体荧光影像技术。

　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员王强斌团队经过十年努力，在近红外II区活体影像技术领域取得系统性研究成果：

　　1）发现和发展了一种新型Ag2S近红外II区荧光量子点体系：在国际上率先提出Ag2S量子点体系，首次报道了其近红外II区荧光性质，研究发现其具有稳定的理化性质和优异的生物相容性；根据半导体能带理论，进一步拓展了近红外II区荧光量子点体系，获得了Ag2Se近红外II区荧光量子点和Ag2S-ZnS、Mn掺杂Ag2S-ZnS等多色荧光发射的半导体异质结体系（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 1470-1471; Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 7115-7118; ACS Nano, 2012, 6, 3695-3702; Chem. Mater., 2012, 24, 2407-2413; Chem. Mater., 2013, 25, 2503-2509; J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 4918-4923）。

　　2）自主研制了系列近红外II区荧光成像设备：突破传统的基于硅基探测器（400-900 nm）的荧光成像技术限制，自主开发了基于短波红外铟镓砷（InGaAs）焦平面阵列探测器的近红外II区荧光倒置显微镜、激光共聚焦显微镜和小动物活体成像系统，实现近红外II区荧光成像设备“人无我有”，为在分子水平、细胞层次和小动物活体模型开展跨层次、多尺度的近红外II区荧光影像研究奠定坚实基础。

　　3）建立了近红外II区荧光活体“可视化”生物医学研究技术平台：利用近红外II区荧光活体成像的优势，在小动物活体水平获得了高组织穿透深度（>1.5 cm）、高时间分辨率（~30 ms）和高空间分辨率（~25 μm）的原位、实时成像，较传统荧光成像技术实现了数量级提升；建立了肿瘤转移、肿瘤靶向治疗与疗效评估、蛋白药物筛选和干细胞再生医学的“可视化”研究新策略（Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 9818-9821;Biomaterials, 2014, 35, 393-400; Small, 2015, 11, 4517-4525; ACS Nano, 2015, 9, 12255-12263; Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 4192-4200; Adv. Mater., 2017, 29, 1605754. Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 2481-2488; Biomaterials, 2015, 53, 265-273; Small, 2017, 14, 1702679; Adv. Healthcare Mater., 2018, 1800497）。

　　鉴于在近红外II区荧光成像领域的重要贡献，王强斌课题组受美国化学会ACS Nano 杂志邀请撰写了“Challenges and Opportunities for Intravital Near-Infrared Fluorescence Imaging Technology in the Second Transparency Window”展望，并于近日发表（ACS Nano 2018. DOI: 10.1021/acsnano.8b07536. Invited Perspective）。该展望对该新型荧光影像技术从出现到兴起这十年来在纳米尺度探针的构建及成像方法学的进展进行了简要回顾；对目前制约该技术向生物医学及临床转化的瓶颈问题进行了剖析；最后，展望这种新型荧光影像技术在生物医学领域包括脑科学、干细胞再生医学、活体传感及药物筛选方面发挥重要作用，加快推进生物医学的发展。

苏州纳米所受邀发表近红外II区活体荧光成像展望

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王强斌AM：近红外II区多路荧光成像指导的化疗-免疫联合治疗乳腺癌

化疗和免疫治疗相结合在癌症治疗中显示出巨大的潜力。然而，目前的研究对于化疗药物和免疫细胞在体内的药动学和药效学信息还不够了解。Hao等人首次提出了一种利用近红外II区(NIR-II)荧光技术在体内显像化疗和免疫治疗的多路复用技术。实验利用Ag2Se量子点来装载基质细胞衍生因子1α(SDF-1α)和化疗药物阿霉素，并将其递送到肿瘤部位。随后静脉注射自然杀伤细胞(NK)-92标记的Ag2S量子点，并利用SDF-1α的趋化性使其进入肿瘤，从而根据量子点的荧光进行监控。这种成像方法可以评估单次注射的体内行为，有助于优化给药方案，提高肿瘤抑制效果。

Hao X, Li C, et al. Programmable Chemotherapy and Immunotherapy against Breast Cancer Guided by Multiplexed Fluorescence Imagingin the Second Near-Infrared Window[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804437

https://doi.org/10.1002/adma.201804437

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应功能有机分子化学国家重点实验室邀请，苏州纳米所王强斌研究员来我校进行学术交流并做学术报告，欢迎广大师生参加。
报 告 人：王强斌 研究员
报告题目：Advanced In Vivo Fluorescence Imaging: Seeing is Believing
报告时间：2018年11月19日（星期一）下午 15:00
报告地点：兰州大学第二化学楼101学术报告厅

报告人简介
      王强斌，博士、中科院“百人计划”研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者。2002年于华东理工大学获博士学位，2004至2008年在美国亚利桑那州立大学从事博士后和助理研究教授工作，2008年7月年加入中科院苏州纳米所，任研究员、课题组长，主要从事新型近红外二区荧光活体影像技术及其转化医学研究，研究成果获2017年江苏省科学技术一等奖。获中科院“百人计划”结题优秀、国家自然科学基金委杰出青年基金、日本化学会“Distinguished Lectureship Award”、英国皇家化学会会士、科技部中青年科技创新领军人才等荣誉。目前，担任苏州纳米所所长助理、中科院纳米-生物界面重点实验室主任、Nano Research杂志编委等。

报告摘要
      Fluorescent imaging in the second near-infrared window (NIR-II, 1.0~1.4 μm) is appealing in in vivo imaging due to minimal autofluorescence and negligible tissue scattering in this region, affording maximal penetration depth for deep tissue imaging with high feature fidelity. Herein, for the first time, we reported a new type of NIR-II QDs-Ag2S QDs and executed a series of in vivo imaging studies by using Ag2S QDs. The results show that, by using Ag2S QDs, the tissue penetration length can reach 1.5 cm, and the spatial and temporal resolution of the in vivo imaging can down to 25 ?m and 50 ms, respectively, which are improved several to dozens of times in comparison with those using conventional fluorescence nanoprobes in the visible and the first near-infrared window (650-900 nm), offering in situ, real-time visualization of the biological events in vivo. With the advanced NIR-II fluorescence of Ag2S QDs, high signal to noise ratio imaging of tumor growth and angiogenesis, imaging-guided targeting drug-delivery and therapeutics, imaging-guided precision surgery of glioma, and stem cell tracking and regeneration in vivo, etc., have been achieved.

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2019年自然科学基金重点项目-框架核酸介导的激活型近红外II区荧光诊疗系统及其在脑肿瘤中的应用研究
批准号        21934007        学科分类        ( )
项目负责人        王强斌        负责人职称                依托单位        中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
资助金额        300.00万元        项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日

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荧光影像技术在生物医学基础研究和临床诊断检测中都具有广阔的应用前景。近红外II区荧光（1000-1700 nm, NIR-II）成像技术极大克服了传统荧光 (400-900 nm) 面临的强组织吸收、散射及自发荧光干扰，在活体成像中可实现更高的组织穿透深度和时间、空间分辨率，被视为最具潜力的下一代活体荧光影像技术。
　　中科院苏州纳米所王强斌研究员团队围绕“近红外II区活体影像技术”这一新兴领域，经过十余年的努力，取得了系统性研究成果：1）在国际上率先提出Ag2S量子点体系，首次报道了其近红外II区荧光性质，并进一步拓展了Ag2Se、Ag2Te等量子点体系，建立了覆盖近红外II区全光谱量子点体系（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 1470-1471; Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 7115-7118; ACS Nano, 2012, 6, 3695-3702; Chem. Mater., 2013, 25, 2503-2509; J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 4918-4923; Small, 2020, 16, 2001003; PCT/201110142093.8）；2）自主开发了基于短波红外铟镓砷（InGaAs）焦平面阵列探测器的小动物活体成像系统、兼容可见荧光成像的宽光谱（400-1700 nm）小动物活体成像系统和显微成像系统，为在分子水平、细胞层次和小动物活体模型开展跨层次、多尺度的近红外II区荧光影像研究奠定坚实基础；3）建立了近红外II区荧光活体“可视化”生物医学研究技术平台，在小动物活体水平实现了高组织穿透深度（>1.5 cm）、高时间分辨率（~30 ms）和高空间分辨率（~25 μm）的原位、实时成像，较传统荧光成像技术实现了数量级提升；建立了针对肿瘤诊疗、药物筛选、干细胞再生医学和脑科学的精准“可视化”研究新策略（Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 9818-9821; Biomaterials, 2014, 35, 393-400; Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 2481-2488; Adv. Mater., 2017, 29, 1605754; Adv. Mater., 2018, 30, 1804437; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 11001-11006; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 247-252; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 7219-7223.）。

图1. 近红外II区荧光探针和成像设备发展历程。

　　鉴于以上系列创新性研究，王强斌团队受Journal of the American Chemical Society 杂志邀请撰写了“Advanced Fluorescence Imaging Technology in the Near-Infrared-II Window for Biomedical Applications”展望。该展望回顾了近红外II区荧光影像技术原理的提出及其发展历程；系统介绍了近十年以来不同类型近红外II区荧光探针的设计、开发及其优缺点；总结了近红外II区荧光小动物活体成像系统、双光子显微成像系统、激光共聚焦成像系统、光片成像系统及临床手术导航系统等的开发和应用；剖析了近红外II区荧光影像技术在生物体结构和功能成像、活体传感检测以及影像指导的疾病精准诊疗等生物医学研究中的应用及需要解决的瓶颈问题；最后，展望了未来近红外II区荧光影像技术在探针设计，设备开发，以及肿瘤精准诊疗、干细胞再生医学、脑科学基础研究及临床应用中需要解决的关键问题，加快推进近红外II区荧光影像技术的临床应用。
　　该展望近日发表在Journal of the American Chemical Society杂志上。文章的共同第一作者是李春炎研究员和陈光村副研究员，通讯作者是王强斌研究员，该工作得到了国家自然科学基金重点项目、中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目和科技部重点研发计划的支持。