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谢志刚

diu

谢志刚，2002年本科毕业于河南大学，2007年毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获博士学位。2007-2011年先后在美国纽约理工大学和北卡大学化学系从事博士后研究工作。2015年获得国家优秀青年基金的资助。主要从事高分子纳米药物，有机荧光纳米材料，多孔聚合物材料方面的研究。先后在Adv. Mater、JACS、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano和Chem. Mater.等国际主流期刊上发表SCI论文百余篇，授权专利3项。

谢志刚　研究员
高分子化学与物理
合成楼二期402室
电话：0431-85262779
传真：0431-85262779
Email：xiez@ciac.jl.cn
教育和工作经历
2012.3-至今, 高分子物理与化学国家重点实验室(长春），研究员
2008.6-2011.2, 美国北卡大学化学系，博士后
2007.6-2008.6, 美国纽约理工大学化学化工系，博士后
2002.9-2007.6, 中国科学院长春应用化学研究所，高分子化学与物理博士学位
1998.9-2002.7, 河南大学化学与化工学院，学士学位
学术兼职
主要荣誉
2007年，中国科学院保洁优秀博士生
研究兴趣
高分子纳米药物；聚合物囊泡功能研究。
研究资助
国家自然科学基金委员会青年基金；国家自然科学基金委员会重大研究计划；长春应化所启动基金
研究领域和现状
高分子纳米药物
　　高分子纳米药物经过多年的发展，已经到了一个新的转折点，能否通过对一系列基本问题的研究，来尽快地把高分子药物推向临床，成为目前国内外相关研究的重点，药物载体相关的基础科学问题就是要揭示载体与药物之间、药物载体与生物体之间的基本作用规律，指导药物载体的设计和制备，开发出适合体内应用的药物新剂型，克服现有给药体系的缺陷、提升药效，为人类健康做出贡献。
聚合物囊泡功能研究
　　聚合物囊泡和聚合物胶束都是嵌段聚合物在水溶液中自组装形成的大分子聚集体，聚合物囊泡独特的双分子层空腔结构，使其成为细胞膜仿生研究的重点之一，通过对聚合物囊泡的功能化修饰，研究这种仿生细胞膜的功能是目前的研究热点之一，这其中包括，用聚合物囊泡作为纳米反应器的功能研究，通过聚合物囊泡研究膜通道蛋白的功能等，这些聚合物囊泡的功能研究将为人类研究生命的起源提供依据。
主要代表性论文
　　2005年以来，在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed等重要学术刊物上发表论文40余篇，获权中国发明专利8件，申请美国专利1件。2002年以来发表的论文被他引总计超过500次，其中引用50次以上的3篇，单篇引用最高142次。
　  1. M. Zheng, Z. Xie * et al., Fast response and high sensitivity europium metal organic framework fluorescent probe with chelating terpyridine sites for Fe3+, ACS Applied Materials & Interfaces, 2013, 5, 1078-1083.
　　2. W. Li, Z. Xie * et al., BODIPY photocatalyzed oxidation of thioanisole under visible light, Catalysis Communications, 2011, 16, 94-97.
　　3. Z. Xie, W. Lin et al., Highly stable and porous cross-linked polymers for efficient photacatalysis, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 2056-2059.
　　4. Z. Xie, W. Lin et al., Porous phosphorescent coordination polymers for oxygen sensing, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 922-923.
　　5. Z. Xie, X. Jing et al., Synthesis and characterization of novel biodegradable poly(carbonate ester)s with photolabile protecting groups, Biomacromolecules, 2008, 9, 376-380.
　　6. Z. Xie, X. Jing et al., A novel polymer-paclitaxel conjugate based on amphiphilic triblock copolymer.  Journal of Controlled Release. 2007, 117, 210-216.
成果评述
研究组人员概况
职工：胡秀丽（副研），杨立新（副研），郑勇辉（助研），柳时（助研）
　 博士后：权莉，李晶，李阳雪，关新刚
　 研究生：王伟奇，孙婷婷，刘明，林文孩，孙志永（联合）

kanjian

       金属-有机框架材料（MOF）是由无机金属节点和有机桥联配体组成的周期性网络结构，它具有较高的比表面积、丰富的物理化学性能、且孔径可调，在气体存储与分离、化学传感、催化、生物医药等众多领域已有广泛的应用。然而，MOF 作为结晶材料的天性，使得其自身缺乏柔韧性，不利于加工成型，从而限制了其在相关领域的深入研究。将 MOF 复合到高分子聚合物体系中制备 MOF 基的混合基底膜（MMMs）为此提供了一种可行的策略。它不仅保留了 MOF 材料自身的性能也联合了高分子材料的特色赋予其较好的柔韧性以及加工性能。在此 MOF 材料主要充当填料的角色，MOF 表面存在的孔道、空穴结构和不饱和金属位点，内部多变可调的有机桥联配体以及 MOF 纳米颗粒在制备过程中形成的“缺陷位点”，均可以用来增强其与其它分子的吸附/结合能力，进一步增强其于聚合物的相互作用，进而提高它们之间的相容性。但文献报道的混合基底膜应用主要集中于气体分离方面，其在生物方面的应用寥寥无几。鉴于此， 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谢志刚课题组合成了两种 Zr 基 MOF：UiO-66 和 MOF-525，将其整合到可生物降解高分子聚己内酯（PCL）中，旋涂成膜。我们先以 UiO-66 为模型材料，通过扫描电镜和 X 射线衍射研究了不同掺杂量下制备的 UiO-66 / PCL 混合基底膜的组成以及物理性能。然后引入具有光动力功能的 MOF-525，制备 MOF-525 / PCL 混合基底膜并探索其在光动力抗菌方面的应用。

       综合实验结果表明：制得的混合基底膜中 UiO-66 可以均匀的分散在 PCL 基质中，UiO-66/ PCL 的掺杂量可达到 50 wt%且仍具有较好的力学性能。进一步细菌实验证明 UiO-66 /PCL和 MOF-525 / PCL 具有良好的生物相容性以及稳定性。低功率绿光照射下，MOF-525 / PCL可以有效地产生活性氧自由基（ROS）进而抑制大肠杆菌的生长，并且多次光照可以实现一致的光动力抑菌效果，进一步表明该材料拥有较好的重复使用效果，也间接体现了光动力抗菌自身独有的优势。

Zirconium-based nanoscale metal-organic framework/poly(epsilon-caprolactone) mixed-matrixmembranes as effective antimicrobials
Ming Liu, Lei Wang, Xiaohua Zheng, Zhigang Xie*
ACS APPL MATER INTER, 9(47), 41512-41520, 2017

wawa

Second near-infrared conjugated polymer nanoparticles for photoacoustic imaging and photothermal therapy
Tingting Sun, Jinhu Dou, Shi Liu, Xin Wang, Xiaohua Zheng, Yapei Wang, Jian Pei*, Zhigang Xie*
ACS APPL MATER INTER, 10(9), 7919-7926, 2018


癌症是威胁人类健康的重大疾病之一，但是传统的治疗方法，包括化疗、放疗及手术治疗等都会导致严重的副作用，所以开发更加高效且副作用较小的治疗方法显得十分必要。光热治疗由于其在肿瘤治疗方面的特异性和高效性已经逐渐受到人们的关注。在过去几十年，近红外一区(NIR-I, 750−1000 nm) 材料用于肿瘤光热治疗已经被广泛研究。近年来，近红外二区(NIR-II, 1000−1700 nm)尤其是吸收在1000-1100 nm的材料由于其更深的组织穿透能力以及更大的允许照射强度而备受关注，但是报道的主要是无机材料，有机高分子材料的研究少之又少。
为了探索近红外二区共轭高分子在肿瘤光热治疗和光声成像方面的应用，谢志刚课题组选取如图所示的TBDOPV-DT为光热材料，并用mPEG2K-PDLLA2K对其包裹，制备得到TBDOPV-DT NPs并对其光热性能进行了研究，如下图所示。TBDOPV-DT NPs结构均一，粒径稳定性及光热稳定性都很好，具有较高的光热转换效率（50%）。我们通过1064 nm与808 nm激光的对比实验进一步证明了1064 nm激光具有更强的组织穿透能力。光声实验结果表明，该纳米结构具有较强的光声信号，并且在静脉注射12小时后在肿瘤组织的信号最强。TBDOPV-DT NPs在体外和体内实验中都表现出了较好的光热治疗效果，并且在无光照条件下具有良好的生物相容性，且光热治疗后对正常组织无明显毒性。

实验结果表明：共轭高分子纳米粒（TBDOPV-DT NPs）在近红外二区有很强的吸收，是较好的光热材料，并且具有优异的光声成像能力，可用于成像指导的癌症治疗。抑瘤实验结果表明，无论是瘤内给药还是静脉给药，1064 nm激光照射都能有效抑制肿瘤的生长。

youwuyang

Nanoscale metal-organic frameworks for drug delivery: a conventional platform with new promise
Lei Wang, Min Zheng, Zhigang Xie*
J MATER CHEM B, 6(5), 707-717, 2018


如何缓解实体肿瘤高的耐药性以及提高临床上常用的化疗药物的生物利用度，增强最终的治疗效果是当前化疗面临的主要挑战。比较有效的策略是设计合成出可控的纳米药物担载体系，延长血液循环时间，避免药物在输送过程中被清除；此外，纳米材料自身所具备的纳米尺寸效应还能够有效的提高所担载的化疗药物在肿瘤组织的渗透和蓄积，从而杀死癌细胞。常用的药物载体可分为有机高分子、生物蛋白和无机材料等三大类，上述材料都存在各自的优点和缺点。
近年来，由金属节点（金属离子或金属氧簇）与有机配体分子彼此之间通过形成配位键而形成的金属-有机框架（Metal-organic frameworks, MOFs）备受关注。这种具有规则网络结构的MOF材料特色在于其大的孔洞结构、大的比表面积、结构和组分可调节，在催化、气体吸附和储存、光电磁等方面拥有广泛的应用前景。除了具有上述特点以外，MOF自身所具有的酸依赖的生物可降解性，也可被加以利用用来设计药物载体，并有大量的文献报道。尽管对于MOF应用于生物医药领域已经有十余篇综述性文章报道，但是对于MOF药物释放体系中药物的担载方式以及其优缺点还未有报道。
J. Mater. Chem. B, 6, 707

如图所示，根据所担载的药物客体分子与主体MOF框架的相互作用，以及客体分子在担载系统中所起的作用，我们将MOF的担载方式分为三种，包裹策略、直接组装策略和后合成策略。尺寸匹配是包裹策略能否成功的首要条件。高的药物分子担载量是直接组装策略的最大优势，但是制备的载药体系的稳定性是其面临的一个挑战。对于后合成策略，这种策略是一种崭新的策略，具有广泛的普适性，可以通过基于配体的共价键形成以及基于金属节点的配位组装来实现药物的高效担载，也可以用来制备复合材料，在整个的后合成过程中框架的结构、纳米颗粒的尺寸和形貌没有明显的改变。这些都在我们课题组之前的工作中得到的充分的证明。

nface

4月15日上午，中国科学院长春应用化学研究所谢志刚研究员应邀回河南大学化学化工学院访问，并作了题为“有机荧光纳米材料的构建及生物医药”的学术报告。学院近百名师生参加，报告会由徐元清副院长主持。
谢志刚在报告中介绍了课题组在纳米药物和有机荧光材料方面的研究进展。他首先讲述了紫杉醇二聚体及其他二聚体纳米前药在生物医学中的应用，展示了高药物含量的纳米载药体系可通过设计合成药物分子的二聚体来实现。随后，他介绍了有机染料形成的纳米材料和荧光碳点通过与药物和成像材料的结合，可以实现成像指导下肿瘤的治疗，特别是肿瘤微环境响应性的成像，具有临床应用的前景。报告由浅至深，精彩生动。在互动交流阶段，谢志刚对大家的提问进行了认真解答。

wenzi

2019自然科学基金面上项目-多组分反应制备生物医用纳米材料
批准号        51973214       
学科分类        载体与缓释材料 ( E031002 )
项目负责人        谢志刚       
依托单位        中国科学院长春应用化学研究所
资助金额        59.00万元       
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