中国科学院化学研究所有机固体实验室王树

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王树,中国科学院化学研究所有机固体实验室研究员。于1994年在河北大学化学系获得理学学士学位，又于1999年在北京大学化学与分子工程学院获得理学博士学位。1999年至2001年，在中国科学院北京化学所有机固体重点实验室从事博士后研究；2001年至2004年，在美国加州大学圣芭芭拉分校高分子与有机固体研究所从事博士后研究；2004年入选中国科学院“百人计划”回国，任中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。2007年获国家杰出青年科学基金资助。现为ACS Applied Bio Materials期刊责任主编。

王树
联系地址：中国科学院化学研究所  
邮编：100190
电话：010－62636680
传真：010－62636680
Email：wangshu@iccas.ac.cn
一、个人简历
1972年4月出生于河北省沧县；
1990年9月－1994年7月：河北大学化学系，获理学学士学位；
1994年9月－1999年7月：北京大学化学与分子工程学院硕博连读，获理学博士学位；
1999年7月－2001年7月：中国科学院化学研究所有机固体重点实验室，博士后；
2001年10月－2004年9月：美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校高分子与有机固体研究所，博士后；
2004年10月：入选中国科学院"百人计划"回国工作，任中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。
目前担任有机固体院重点实验室副主任、北京分子科学国家实验室（筹）办公室主任

二、获奖情况
1、2006年度中国化学会青年化学奖
2、2007年度国家杰出青年基金（结题获得优秀）
3、2009年"百人计划"结题优秀奖
4、2008，2009，2010，2011，2012, 2014年度中科院优秀研究生指导教师奖
5、2009，2013, 2014年度中科院优秀导师奖
6、2010年度日本化学会The Distinguished Lectureship Award
7、2011年度中国科学院青年科学家奖
8、2011年第三届中国化学会－英国皇家化学会青年化学奖
9、2011年第十二届中国青年科技奖
10、2013年度Tarrant Visiting Professorship of Organic Chemistry of University of Florida
11、入选2013年度科技部中青年科技创新领军人才
12、2014年度化学研究所化学科学奖教金（创新奖)
13、The 2nd Ewha Distinguished Lectureship in Chemistry and Nano Science (2014, 韩国梨花女子大学）
14、北京市科学技术一等奖（2014，第一完成人）
15、入选国家百千万人才工程（2015）
16、入选国家"万人计划"领军人才（2016）
17、获国务院政府特殊津贴（2016）
18、入选 Fellow of the Royal Society of Chemistry（2017）

三、期刊任职
1、2017－：美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces杂志执行主编（Executive Editor）
2、2011－2016：美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces杂志副主编（Associate Editor）
3、2009－2011：美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces杂志顾问编委
4、2011－2013：美国化学会 Langmuir 杂志顾问编委
5、2011－：中国化学会《化学学报》编委
6、2013－：《中国科学化学》编委
7、2013－：Nature Publishing Group (NPG) Scientific Reports 杂志编委
8、2013-：RSC出版社Materials Horizons杂志顾问编委
9、2014-：Elsevier出版社 Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 杂志顾问编委
10、2014-：《中国化学快报》（Chinese Chemical Letters）青年编委、编委
11、2015-：中国科学技术协会《科技导报》编委

研究领域
我们的主要研究工作是将导电高分子与生物活性分子的特异性识别有机结合起来，设计新型的生物活性导电高分子材料，研究它们的生物识别与传感的机理，发展用于检测生物大分子与重要生命化学反应的新型高灵敏度与高选择性生物传感体系，发展用于疾病早期诊断和治疗的新技术。
导电共轭高分子设计、合成和性能研究
基于导电共轭高分子的生物传感器
生物活性导电共轭高分子与化学生物学研究
研究内容
生物复合共轭聚合物材料的制备与生物相容性研究
生物复合共轭聚合物材料体系中的生物信息传输过程与机理
重大疾病分子水平（基因与蛋白质）以及细胞水平（细菌、肿瘤细胞）的识别与成像
几类重要肿瘤细胞信号转导通路的成像与调控研究
共轭聚合物用于疾病治疗研究（基因调控、蛋白质表达、药物释放与监测）

四、学生培养情况
2004至2016年共培养博士后7人，博士25人，其中7人获中国科学院院长奖学金（特别奖3人，优秀奖4人），3人获全国优秀博士学位论文提名奖，6人获中国科学院优秀博士学位论文奖，1人获北京市优秀博士学位论文奖，2人获博士生国家奖学金，1人获硕士生国家奖学金，1人获2008年度罗氏化学创新奖。4人获中国博士后科学基金特别资助金，2人获中国博士后科学基金一等资助金，4人获中国博士后科学基金二等资助金，1人获 CAS President's International Fellowship for Postdoctoral Researchers。

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      共轭聚合物是一种由多个重复发光单元通过彼此间共轭而形成的高分子化合物，因其独特的离域骨架结构，共轭聚合物具有分子线效应、强光捕获能力以及信号放大等优异性质。另外，共轭聚合物还具有生物毒性低、光稳定性强、荧光量子产率高、尺寸可调控以及易化学修饰等优点，引起了研究者们的广泛兴趣。通过对共轭聚合物侧链结构修饰以水溶性基团，可以获得水溶性共轭聚合物。利用水溶性共轭聚合物优异的光物理性质以及良好的生物相容性，通过进一步的分子设计和化学修饰，赋予其更丰富的生物功能，进而实现了其在生物化学、医学以及生命科学等诸多领域中的应用。

    王树研究员课题组在《高分子学报》2018年第2期“光电高分子”专辑中发表的专论系统评述了近年来水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用。首先阐明通过对共轭聚合物侧链结构修饰以水溶性基团，可以获得水溶性共轭聚合物；通过对水溶性共轭聚合物结构的精准调控，可以获得具有不同吸收和发射波长的荧光探针分子。然后介绍了水溶性共轭聚合物生物传感的机制。利用聚合物自身的发光性质或与不同荧光物质间发生能量转移的特性，可以实现对靶分子的高灵敏、高特异性传感与成像。文中分别介绍了水溶性共轭聚合物在DNA检测、蛋白质检测、细胞和细菌的检测与区分以及细胞成像等方面的研究进展。最后，展望了水溶性共轭聚合物在近红外光学成像、复杂环境下的生物传感以及生物电子学方面的应用前景和重点发展方向。

参考文献：

Zhang Endong, Liu Libing, Lv Fengting, Wang Shu. Water-soluble Conjugated Polymers for Biosensor Applications. Acta Polymerica Sinica, 2018, (2): 186 - 197

张恩东, 刘礼兵, 吕凤婷, 王树. 水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用. 高分子学报, 2018, (2): 186 - 197

链接地址：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2018/2/PDF/gfzxb20170269.pdf

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受美国化学会邀请，中科院化学所王树研究员自2018年2月担任《ACS Applied Bio Materials》期刊责任主编（Deputy Editor）。

《ACS Applied Bio Materials》于今年3月正式创刊，4月中旬正式接受投稿。该期刊是一个跨学科的综合性期刊，出版生物相关材料领域的原创性研究工作。期刊涵盖范围包括生物材料，生物医学材料，生物自组装材料与仿生材料，同时侧重这些生物材料在生物传感、成像、治疗、生物能源、生物催化、生物电子学等领域的重要应用。

王树研究员现任中国科学院化学研究所有机固体重点实验室研究员，中国科学院大学岗位教授，博士生导师。

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封面文章：荧光量子产率高达99%的噻吩并[3,4-b]噻吩型全色荧光材料

Science China Chemistry第4期封面报道了中国科学院化学研究所易院平研究员、王树研究员和朱晓张研究员课题组的合作成果。

作者利用噻吩并[3,4-b]噻吩独特的醌式化效应，将其引入电子给体-电子受体（D-A）体系中，发展了噻吩并[3,4-b]噻吩荧光染料（TbT-Fluors) ，其在强极性溶剂中具有高达99%的荧光量子产率以及大的斯托克斯位移（高达4937 cm-1）。通过光物理和理论计算分析发现，与非极性溶剂相比，TbT-Fluors在强极性溶剂中的S1→S0电子跃迁振子强度和T2→S1系间窜越能量带隙均增加，有效弥补了由重组能和内转换所引起的激发态非辐射跃迁损失，保持了高荧光量子产率。在细胞成像中，TbT-Fluors表现出高光化学稳定性和低生物毒性。

详见：Feng Liu, Shengliang Li, Ruihong Duan, Shuhai Qiu, Yuanping Yi*, Shu Wang* & Xiaozhang Zhu*. Regulation of excitation transitions by molecular design endowing full-color-tunable emissions with unexpected high quantum yields for bioimaging application. Sci. China Chem., 2018, 61(4): 418–426.

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在刚刚落下帷幕的诺贝尔奖评选中，“光学镊子”摘取了诺贝尔物理学奖的桂冠。这也是继绿色荧光蛋白和超分辨光学成像之后，光学相关领域近年来的第三次诺奖，充分说明了光学领域的研究未来和重要性。
光学成像在生物学和医学中有着非常重要的作用，其能够高度清晰地对各种生理和病理过程进行实时监测，并实现可视化，从而推动生物学和医学的发展。拥有π共轭结构的有机半导体材料，由于较容易的化学修饰和明确的结构-性能关系，可以通过不同的设计与合成来满足不同成像技术的要求。因而有机半导体成像对解决临床前沿研究和临床实用问题都有巨大的潜力，而吸引了广泛的关注。
目前，有机半导体成像的研究正处于一个快速创新和发展的阶段，世界各国都有众多研究者都在开发具有新型功能的有机半导体材料，并将其应用在生物成像中。这些科研团队不仅在前沿科学研究中取得了重大进展，也在产业化应用中取得了一定的进展。
王树于1994年在河北大学化学系获得理学学士学位，又于1999年在北京大学化学与分子工程学院获得理学博士学位。1999年至2001年，在中国科学院北京化学所有机固体重点实验室从事博士后研究；2001年至2004年，在美国加州大学圣芭芭拉分校高分子与有机固体研究所从事博士后研究；2004年入选中国科学院“百人计划”回国，任中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。2007年获国家杰出青年科学基金资助。现为ACS Applied Bio Materials期刊责任主编。

王树的研究方向为（1）导电共轭高分子的设计、合成以及性能研究；（2）基于导电共轭高分子的生物传感器；（3）生物活性导电共轭高分子与生命化学研究。
王树团队最近报导了一种光响应的共轭聚合物载体，用于药物传递和成像。在这个工作中，作者在PPV骨架上接入了光响应基团DASA。DASA可在光照下实现亲疏水性的变化，从而实现纳米粒子的溶胀和药物释放。又由于DASA与PPV骨架之间的荧光共振能量转移，在这个过程中实现荧光的变化。

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共轭聚合物-类囊体杂化生物电极：提高生物光伏光电响应新策略

生物光伏（BPV）作为一种新兴技术，它将光合蛋白、类囊体、光合细菌等光合有机体修饰到电极上，利用光合作用产生电子将光能转化为电能。在光合作用中，电荷分离以及电子传递链中电荷的迁移均具有超高的效率，因此生物光伏能量转换效率主要依赖于光合有机体的光能利用率和与电极间的界面电荷转移速率两个方面。传统的思路多集中于改善光合有机体与电极表面的界面接触性能，然而未有相关报道同时优化光能利用率和电荷转移速率两方面的性能。因此，开发新型简单的策略同时优化电极两方面性能有望进一步生物光伏性能。

近期，中国科学院化学研究所王树研究团队及其合作者设计了一种新型的共轭聚合物-类囊体杂化生物电极用以提高光合作用光反应速率和光电转换性能。该电极选用具有多孔结构的碳纸为基底，以光合作用光反应的场所类囊体为生物活性材料。首先，在碳纸表面修饰了共轭聚合物PFP。PFP侧链带有季铵盐基团，一方面可以改善碳纸表面的亲水性，另一方面可以通过静电作用与类囊体结合，改善界面接触。然后将类囊体修饰到电极上。为了防止PFP和类囊体脱落，进一步滴涂了Nafion作为封装。作为质子透过膜，Nafion可以高度选择性透过氢离子和水，因此不会影响电极反应。在白光照射下，类囊体主要吸收可见光，发生光反应，分解水产生氧气、氢离子和电子。电子通过电子传递链传递给碳纸产生光电流。PFP可以作为“分子天线”，吸收紫外光并且通过荧光共振能量转移（FRET）将吸收的能量转移给类囊体，提高类囊体的光能利用率，加速了光反应速率。同时，PFP的能级与电子传递链中光合蛋白的氧化还原电位相匹配，可以作为“电子桥梁”将类囊体光反应产生的电子传递给电极，加速了界面电子转移速率。测试结果表明，引入PFP之后，类囊体的光合放氧速率由130 μmol O2 (mg chl h)-1提高到了270 μmol O2 (mg chl h)-1。光照条件下，电极的界面电子转移阻抗由3448 Ω降低到了660 Ω，光电流由316.6±14.0 nA cm−2提高到了1245±41.1 nA cm−2。

该新型杂化生物电极成功利用了共轭聚合物优异的光学和导电性能，同时优化了生物材料的光能利用率以及生物材料与电极材料的界面性能，为光合作用的研究和生物电子器件的构筑提供了新思路。本工作发表在Advanced Electronic Materials（DOI: 10.1002/aelm.201800789）上。中国科学院化学研究所周鑫博士为该文章第一作者。

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中国科学院化学研究所的王树研究员、刘礼兵研究员以及中国农业大学的任雪芹教授（共同通讯作者）报道了基于血红蛋白（Hb）共价结合的共轭聚合物纳米颗粒，并用于高效的光动力疗法的体系，这种体系能同时自发光和自供氧。在这种体系中，Hb作为催化剂，同时提供氧气。共轭聚合物MEH-PPV纳米颗粒能通过化学发光共振能量转移吸收鲁米诺的化学发光，然后敏化血红蛋白提供的氧气来产生能杀死癌细胞的活性氧。而且，这种体系能通过前药策略用于抗癌药物的可控释放来同时进行化疗。这种体系不需要穿透深度有限的外部光源，以及避免了分子氧在含氧量低的环境的不足。相关成果以“Hemoglobin‐Linked Conjugated Polymer Nanoparticles for Self‐Luminescing and Oxygen Self‐Supplying Phototherapy”为题于近日发表在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

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智能变形水凝胶系统在药物输送、组织工程和自动化机器人等跨学科领域中具有巨大的应用潜力。近年来，科学家通过学习自然界中植物的微结构，开发了大量的仿生材料来模拟植物的刺激响应性运动，例如形状记忆材料、液晶聚合物和聚合水凝胶等。然而这些研究主要集中在构建受微结构启发的变形致动器上，并不具备植物产生氧气（O2）的能力；此外，传统制备水凝胶致动器的策略很难满足材料梯度和异质结构等方面的要求。因此，开发新的智能材料和制造策略来制备（刺激）动态形变并产生O2的可呼吸式水凝胶致动器，仍是一项具有挑战性的工作。

        中科院化学所王树，动物所顾奇课题组联合报道了一种基于类囊体膜（纳米类囊体）和热响应聚合物的仿生4D打印可呼吸式水凝胶致动器。这种具有光热转换和催化特性的智能可呼吸式水凝胶致动器可以仿真模拟植物动态形变及产生O2等生命活动，同时具备水下可控运动的能力，比如通过打印的仿生机械手抓取物体。该论文第一作者为中科院化学所博士研究生赵浩。
        研究人员利用菠菜来源的纳米类囊体进行光热转换和H2O2的催化分解；借助热响应聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPA）产生变形力；并进一步利用4D打印双层聚（N-异丙基丙烯酰胺）/聚丙烯酰胺（PNIPA/PAA）的不对称结构放大机械运动。研究人员详细研究了纳米类囊体水凝胶的光热转换性能和不同结构致动器的机械运动特性；展示了四臂花形水凝胶致动器的热响应开关行为和水下可逆循环变形的潜力；实现了近红外光驱动的仿生植物系统呼吸和可控形变活动。该研究工作为智能水凝胶设计提供了一种全新策略，为4D打印技术仿生能力提升开辟了新方向，并为自动化机器人和智能生物医学器件领域提供了极具前景的候选材料。
        上述研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA16020804、XDA16020802）和国家自然科学基金项目（21661132006）的支持。
        论文信息：
        Biomimetic 4D-Printed Breathing Hydrogel Actuators by Nanothylakoid and Thermoresponsive Polymer Networks
        Hao Zhao, Yiming Huang, Fengting Lv, Libing Liu, Qi Gu*, Shu Wang*
        Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.202105544
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105544