北京大学化学与分子工程学院张文彬

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张文彬，男，1981年出生，现任北京大学化学与分子工程学院特聘研究员，博士生导师. 2004年和2010年分别获北京大学学士和美国阿克伦大学博士学位，之后先后在阿克伦大学和加州理工做博士后研究. 2013年8月加入北京大学化学学院.主要研究方向为结合合成高分子和生物高分子的独特基元和设计理念，发展具有不寻常结构和性质的精密结构大分子材料.获中共中央组织部青年##计划(2013年)、日本化学会杰出讲座奖(2017年)等荣誉.


张文彬，博士特聘研究员，博士生导师
高分子科学，蛋白质工程，生物材料
办公地址：B区103室
电话：+86-10-62766876
电子邮件：wenbin@pku.edu.cn
课题组网站：www.chem.pku.edu.cn/zhangwb/


研究经历：
2013.08至今,        特聘研究员，博导,北京大学化学与分子工程学院，北京大学软物质科学与工程中心
2011.09-2013.08,        博士后，美国加州理工学院,导师：Prof. David A. Tirrell
2010.05-2011.08        博士后，美国阿克伦大学高分子科学系,导师：Prof. Stephen Z. D. Cheng
2006.01-2010.05        博士，美国阿克伦大学高分子科学系,导师：Prof. Stephen Z. D. Cheng and Prof. Roderic P. Quirk
2000.09-2004.06        ,学士，北京大学化学与分子工程学院,导师：裴坚教授


研究方向：
我们致力于发展非传统的高分子生物活性材料，并探索其在生物医药领域的应用。具体研究项目包括：
基于纳米原子的巨型分子的精确合成、可控组装及官能化；
可基因编码的蛋白质化学反应及其在生物医药领域中的应用；
蛋白质拓扑结构控制及功能化；
基于全蛋白质水凝胶的响应性药物控释体系；
基于蛋白质的大分子催组装体系。
热诚欢迎对以上研究方向有兴趣的研究生和本科生同学加入我们。本课题组常年招收博士后和研究助理，请随时联系我们递交申请材料（包括个人简历和研究总结）。


代表性论文：
Zhang, W.-B.;* Cheng, S. Z. D.* Toward Rational and Modular Molecular Design in Soft Matter Engineering. Chin. J. Polym. Sci. 2015, 33, 797-814. [Link]
Huang, M.; Hsu, C.-H.; Wang, J.; Mei, S.; Dong, X.; Li, Y.; Li, M.; Liu, H.; Zhang, W.; Aida, T.; Zhang, W.-B.;* Yue, K.;* Cheng, S. Z. D.* Selective-Assemblies of Giant Tetrahedra via Precisely Controlled Positional Interactions. Science, 2015, 348, 424-428. [Link]
Ni, B.; Huang, M.; Chen, Z.; Chen, Y.; Hsu, C.-H.; Li, Y.; Pochan, D.; Zhang, W.-B.;* Cheng, S.Z.D.;* Dong, X.-H..* Pathway towards Large Two-Dimensional Hexagonally Patterned Colloidal Nanosheets in Solution. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1392-1395. [Link]
Liu, H.; Hsu, C.-H.; Lin, Z.; Shan, W.; Wang, J.; Jiang, J.; Huang, M.; Lotz, B.; Yu, X.; Zhang, W.-B.;* Yue, K.;* Cheng, S.Z.D.* Two-Dimensional Nano-crystals of Molecular Janus Particles. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 10691-10699. [Link]
Sun, F.; † Zhang, W.-B.; † Mahdavi, A.; Arnold, F. H.;* Tirrell, D. A.* Synthesis of Bioactive Protein Hydrogels by Genetically-encoded SpyTag-SpyCatcher Chemistry. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 11269-11274. [Link]
Zhang, W.-B.; Yu, X.; Wang, C.-L.; Sun, H.-J.; Hsieh, I-F.; Li, Y.; Dong, X.-H.; Yue, K.; Van Horn, R. M.; Cheng, S. Z. D.* Molecular Nanoparticles Are Unique Elements for Macromolecular Science: From “Nanoatoms” to Giant Molecules. Macromolecules 2014, 47, 1221-1239. [Link]
Zhang, W.-B.;† Sun, F.;† Tirrell, D. A.;* Arnold, F. H.* Controlling Macromolecular Topology with Genetically Encoded SpyTag-SpyCatcher Chemistry. J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 13988-97. [Link]
Yu, X.; Yue, K.; Hsieh, I.-F.; Li, Y.; Dong, X.-H.; Liu, C.; Xin, Y.; Wang, H.-F.; Shi, A.-C.; Newkome, G. R.; Ho, R.-M.; Chen, E.-Q.;* Zhang, W.-B.;* Cheng, S. Z. D.* Giant Surfactants Provide a Versatile Platform for Sub-10nm Nanostructure Engineering. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2013, 110, 10078-83. [Link]
Li, Y.; Zhang, W.-B.;* Hsieh, I-F.; Zhang, G.; Cao, Y.; Li, X.; Wesdemiotis, C.; Lotz, B.; Xiong, H.;* Cheng, S. Z. D.* Breaking Symmetry towards Non-Spherical Janus Particles Based on Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes: Molecular Design, “Click” Synthesis, and Hierarchical Structure. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10712-10715. [Link]
Yu, X.; Zhong, S.; Li, X.; Tu, Y.; Yang, S.; Van Horn, R. M.; Ni, C.; Pochan, D. J.; Quirk, R. P.; Wesdemiotis, C.; Zhang, W.-B.;* Cheng, S. Z. D.* A Giant Surfactant of Polystyrene-(Carboxylic Acid-Functionalized Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) Amphiphile with Highly Stretched Polystyrene Tails in Micellar Assemblies. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16741-16744. [Link]

zhongyu

北京大学张文彬教授课题组、安阳工学院魏静静博士以及香港科技大学孙飞教授课题组三方紧密合作，利用蛋白质分子之间特有的高效生物相容的谍反应（图1）制备出全蛋白质共价结合层层组装多层膜。通常情况下，当使用单一类型化学连接手段进行层层组装时，因为环状结构的形成或者反应对由于空间位阻等因素无法充分接触等原因，反应位点将呈现逐层减少的趋势，从而使多层结构在增长了2-3个单层后停止生长。该团队通过将组装基元寡聚化，形成3D的反应簇，实现多价协同作用，巧妙地保证了多层膜的稳定生长。

图1. 谍反应原理：谍标签与谍捕手生成异肽键。

生物系统中的许多过程都始于界面识别，受到生物界面上各种外部刺激的极大影响。借鉴生命体的识别与组装原理实现蛋白质多层次多功能的组装，制备具有高效刺激响应性和良好生物相容性的多功能生物界面显得尤为重要。其中光是一种理想的调控生物分子行为的手段，它可以实现更高时间和空间精度的控制，并且在很大程度上减少对生物体系的伤害。该团队在全蛋白层层组装多层膜内引入光响应基团CarHC（CarH蛋白的C-末端结构域），利用其在黑暗条件下与腺苷钴胺素（AdoB12）结合后四聚化，而在光照条件下（<530nm）又可改变其聚集状态的特点，实现了对多层膜内负载蛋白质分子的快速高效释放。生物表界面状态的光控调节具有非常重要的实用意义。全蛋白体系从原理上保证了生物蛋白类药物、细胞等活性的无损引入，在药物递送、生物电催化以及蛋白质和细胞的可逆吸附和抗吸附等方面显示出极大的潜能。

以上成果发表在ACS Macro Letters, 2018, 7, 514-518 (DOI: 10.1021/acsmacrolett.8b00147) 上，论文的第一作者为安阳工学院魏静静博士，通讯作者为北京大学张文彬教授和香港科技大学孙飞教授。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsmacrolett.8b00147

daoqi

可基因编码的多肽-蛋白质化学反应对

方晶 , 张文彬 ,

高分子化学与物理教育部重点实验室 软物质科学与工程中心 北京大学化学与分子工程学院 北京 100871

作者简介: 张文彬，男，1981年出生，现任北京大学化学与分子工程学院特聘研究员，博士生导师. 2004年和2010年分别获北京大学学士和美国阿克伦大学博士学位，之后先后在阿克伦大学和加州理工做博士后研究. 2013年8月加入北京大学化学学院.主要研究方向为结合合成高分子和生物高分子的独特基元和设计理念，发展具有不寻常结构和性质的精密结构大分子材料.获中共中央组织部青年##计划(2013年)、日本化学会杰出讲座奖(2017年)等荣誉;
通讯作者: 张文彬, wenbin@pku.edu.cn
基金项目: 国家自然科学基金（基金号21474003，91427304）和国家高技术研究发展计划（863计划，项目号2015AA020941）资助

shiren

随着拓扑的概念在化学领域中的引入和不断深化，拓扑结构在化学中也逐渐受到越来越多的关注。然而受其合成机制的限制，蛋白质的拓扑结构较为单一，多为线性。随着自然界中存在的非线性拓扑蛋白质（如环肽、套索肽、套索蛋白、打结蛋白以及索烃蛋白等）的发现，蛋白质的拓扑结构逐渐进入研究者的视野，研究者发现这些天然的拓扑蛋白质都表现出了一定的结构和性能优势，这吸引着研究者去系统地探究拓扑结构对蛋白质性能的影响，并尝试为蛋白质工程引入拓扑调控的维度。

张文彬课题组对近年来拓扑蛋白质的发现和合成相关研究工作进行了总结，从拓扑高分子合成的重大挑战出发，总结了目前自然界中存在的天然拓扑蛋白及其生物合成情况，通过总结合成拓扑高分子的研究进展以及天然拓扑蛋白质的合成机制，探讨了拓扑蛋白质的人工设计和合成策略，进一步提出该领域的挑战与机遇，指出其在蛋白质药物、工程酶等重要生物医药应用中的潜在应用价值，为蛋白质拓扑工程领域的发展奠定了一定的基础。
上述工作以题为“拓扑蛋白质的设计与合成”的专论形式发表于《高分子学报》2020年第8期“庆祝张俐娜院士80华诞专辑”上(高分子学报, 2020, 51(8), doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20065)，论文通讯作者是张文彬研究员。该课题得到了国家自然科学基金(No. 21925102，21991132)和北京分子科学国家研究中心创新研究项目(No. BNLMS-CXXM-202006)的支持。