中山大学付俊

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付俊，中山大学教授，博士生导师，2003年加入中国共产党。从事生物医用高分子材料的合成、结构与性能关系、材料生物功能调控等方面的基础研究，探索高分子材料在人工关节、关节软骨组织工程、人工肌肉、仿生驱动与传感等领域的应用。在人工关节材料领域，自主开发了高强耐磨超高分子量聚乙烯材料，开发了高交联高耐磨人工膝关节平台，解决了国外高交联材料无法应用于人工膝关节的难题，为开发国产高性能人工关节奠定了关键材料基础。在水凝胶生物材料领域，针对组织器官再生修复对支架材料机械性能、细胞生长与分化调控、可控降解、物质交换等的需求，研究开发了系列高强韧、耐疲劳、可注射、自修复水凝胶材料，结合生物3D打印技术，成功地应用于皮肤、关节软骨等组织再生修复等方面。迄今已出版英文专著1部，发表高水平论文100多篇，累计被引用3800多次。先后入选中科院“百人计划”，浙江省新世纪151人才，宁波市3315计划，宁波市领军与拔尖人才等。


付俊
个人基本简介:
职称：教授
学位：博士
毕业学校：中国科学院长春应用化学研究所
电子邮箱：fujun8@mail.sysu.edu.cn


主要经历:
1999年毕业于武汉大学化学系应用化学专业，获学士学位
2005年毕业于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，获博士学位
2005-2007年在马普高分子研究所任访问学者
2007年至2010年在哈佛医学院附属麻省总医院骨科，任研究员（Research Fellow）
2010年至2019年在中国科学院宁波材料技术与工程研究所，任研究员（Professor）
2019年8月加入中山大学材料科学与工程学院，任教授。


学科方向:
材料科学与工程：生物医用高分子材料，生物医学工程
研究方向：生物医用高分子材料；组织工程材料；水凝胶生物材料；水凝胶驱动与传感；生物3D打印


荣誉获奖:
2019年入选中山大学“百人计划”
2019年当选中国生物材料学会生物医用高分子材料专委会委员
2018年获宁波市科技进步一等奖
2017年入选宁波市领军与拔尖人才
2017年当选浙江省化工学会常务理事，化工新材料专委会主任委员
2016年入选浙江省新世纪151人才培养工程
2015年获Clinic Orthopaedics and Related Research最佳论文奖
2013年入选宁波市引进海外高层次人才计划（3315计划）
2012年入选中国科学院“百人计划”
2011年获中国科技创业计划大赛二等奖
2010年获吉林省科技进步一等奖
2010年获冯新德最佳高分子论文奖提名奖


主要兼职:
Journal of Polymer Science, Editorial Advisory Board Member
Journal of Materials Chemistry B, Editorial Advisory Board Member
Journal of Materials Chemistry B, Guest Editor
Journal of Polymer Science Part B Polymer Physics, Guest Editor
Materials Research Society 2015 Fall Meeting, Symposium BM 05, Coorganizer
科技部国家重点研发计划，会评专家
国家##计划-青年项目，评审专家
国家万人计划青年拔尖人才项目，评审专家


代表论著:
已在Chem Mater, ACS Appl Mater Interf, Chem Commun, ACS Macro Lett,Macromolecules等高水平期刊发表论文100多篇，出版英文专著1部，全部论文累计被引用3800余次，H指数33。申请发明专利35项，获授权23项。


专著：
J. Fu, Z. M. Jin, J. W. Wang, Eds, UHMWPE Biomaterials for Joint Implants, Springer, 2019, Singapore.


研究论文：
Editorial
Jun Fu and Marc in het Panhuis, Hydrogel Properties and Applications, Journal of Materials Chemistry B 2019, 7, 1523-1525.
Jun Fu, Tough Responsive Hydrogels and Applications as Smart Devices, Journal of Polymer Science Part B Polymer Physics 2018, 56, 1279-1280.
Articles
Liufang Wang, Guorong Gao, Yang Zhou, Ting Xu, Jing Chen, Rong Wang, Rui Zhang*, and Jun Fu*, Tough, adhesive, self-healable and transparent ionically conductive zwitterionic nanocomposite hydrogels as skin strain sensors, ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11, 3506-3515.（30天下载量第三）
Guorong Gao, Zhenwu Wang, Dan Xu, Liufang Wang, Ting Xu, Hua Zhang, Jing Chen, and Jun Fu*, Snap-Buckling Motivated Controllable Jumping of Thermo-Responsive Hydrogel Bilayers, ACS Applied Materials & Interfaces 2018, 10, 41724-41731.（30天下载量第六，被引5次）
Zhenwu Wang, Jing Chen, Yang Cong, Hua Zhang, Ting Xu, Lei Nie, Jun Fu*, Ultrastretchable Strain Sensors and Arrays with High Sensitivity and Linearity Based on Super Tough Conductive Hydrogels, Chemistry of Materials 2018, 30, 8062-8069.（30天下载量第一）
Jinhui Li, Zuxiang Xu, Ying Xiao, Guorong Gao, Jing Chen, Jingbo Yin and Jun Fu*, Macroscopic Assembling of Oppositely Charged Polyelectrolyte Hydrogels, Journal of Materials Chemistry B 2018, 6, 257-264.
Yufen Li, Yuanna Sun, Ying Xiao, Guorong Gao, Shuhui Liu, Jianfeng Zhang, and Jun Fu*, Electric Field Actuation of Tough Electroactive Hydrogels Cross-Linked by Functional Triblock Copolymer Micelles, ACS Applied Materials & Interfaces 2016, 8, 26326−26331.
Guorong Gao, Gaolai Du, Yuanna Sun, and Jun Fu*, Self-healable, Tough, and Ultra Stretchable Nanocomposite Hydrogels Based on Reversible Polyacrylamide/Montmorillonite Adsorption, ACS Applied Materials & Interfaces 2015, 7, 5029-5037.
Gaolai Du, Guorong Gao, Ruixia Hou, Ya-jun Cheng, Tao Chen, Bin Fei, and Jun Fu*, Tough and Fatigue Resistant Biomimetic Hydrogels of Interlaced Self-Assembled Conjugated Polymer Belts with a Polyelectrolyte Network, Chemistry of Materials 2014, 26(11), 3522–3529.
Yuan-na Sun, Guo-rong Gao, Gao-lai Du, Ya-jun Cheng, and Jun Fu*, Super Tough, Ultrastretchable, and Thermoresponsive Hydrogels with Functionalized Triblock Copolymer Micelles as Macro-Cross-Linkers, ACS Macro Letters 2014, 3, 496-500.
Wen Zhao, Xing Jin, Yang Cong, Y. Y. Liu, and Jun Fu*, Degradable natural polymer hydrogels for articular cartilage tissue engineering, Journal of Chemical Technology and Biotechnology 2013, 88, 327-339.
Jun Fu*, Jie Shen, Guorong Gao, Yuhao Xu, Ruixia Hou, Yang Cong, and Yajun Cheng, Natural polyphenol-stabilised highly crosslinked UHMWPE with high mechanical properties and low wear for joint implants, Journal of Materials Chemistry B 2013, 1, 4727-4735.
Qiang Wang, Ruixia Hou, Yajun Cheng, and Jun Fu*, Super tough double network hydrogels reinforced by covalently compositing with silica-nanoparticles, Soft Matter 2012, 8(22), 6048 - 6056. (Top 3 most-read Soft Matter articles in July 2012).

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中山大学材料科学与工程学院付俊教授与合作者提出了一个非常简洁的“化整为零”的新策略，制备了壳聚糖/PVA水凝胶微颗粒，水凝胶微颗粒通过广泛的氢键作用组装成宏观水凝胶，既具有一定的屈服强度，又表现出典型的“触变性”，即：在剪切作用下呈流动性，应力撤去后立即恢复凝胶状态。系统的研究工作表明，微凝胶之间氢键作用的可逆破坏与恢复是实现水凝胶剪切流动与快速自愈合的关键。在室温打印过程中，施加在料筒中的压力转化为剪切力，迫使微凝胶流动，形成稳定、连续的柱塞流，流出打印嘴以后，微凝胶瞬间形成凝胶，有利于保证打印精度。微凝胶之间的氢键作用还有利于层间结合，可打印多达35层薄壁结构，仍保持形状的稳定性。打印结构具有良好的抗蠕变性能。

基于这些优势，研究人员在室温下利用该墨水直接打印制备了类血管、人耳、股骨等多种具有复杂结构和大长径比的仿生结构。体外细胞培养证实该水凝胶有利于骨髓间充质干细胞在支架上成细胞球并保持生长。该研究工作为开发新型生物3D打印墨水、构筑生物活性仿生组织工程支架提供了新的思路。相关研究论文作为Frontispiece文章发表在Advanced Functional Materials （DOI:10.1002/adfm.201910573）。
该研究工作得到国家自然科学基金项目资助（51873224）。

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2021年1月，受Wiley出版社旗下期刊Journal of Polymer Science《聚合物科学》邀请，中山大学材料科学与工程学院付俊教授成为该刊编辑。
       Journal of Polymer Science创刊于1946年，迄今已有超过75年历史。该刊是国际高分子科学领域最早和最有影响力的学术期刊之一，该刊一直关注高分子科学领域的最新成果，特别是高分子合成化学、高分子物理、高分子加工等，为高分子科学的发展做出了历史性的贡献。
       付俊教授是我校材料科学与工程学院引进的“百人计划-中青年杰出人才”。在中科院长春应用化学研究所获得博士学位，后分别于德国马普高分子研究所和美国哈佛医学院附属麻省总医院工作。回国后先后入选中科院百人计划、浙江省151人才等。
       付俊教授长期致力于生物功能高分子材料的合成、加工与器件研究，探索高分子材料在内植入器械、可穿戴柔性传感器、仿生驱动器等领域的应用。迄今在Advanced Functional Materials, Materials Horizons等国际权威期刊发表论文120余篇，编辑英文专著1部，获授权发明专利20多项，全部论文被引用近5000次，H指数37。获吉林省科技进步奖、宁波市科技进步奖、冯新德高分子提名奖等多项重要成果。担任Journal of Materials Chemistry B, Journal of Polymer Science, Materials Advances等学术期刊编委，以及Materials Research Society分会主席等。
      付俊教授获聘Journal of Polymer Science编辑，是对其学术水平和国际影响力的肯定，也是近年来材料科学与工程学院人才引进工作成效的一个代表性案例。

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先进加密技术对于信息安全、通信、商业、健康等至关重要。基于磷光/荧光效应的加密材料和技术具有便携、易操作等优点，得到了广泛的研究。常用的策略将生色团均匀地分布在基底材料中，依靠离子、氧化还原、光等局部“触发”或“淬灭”荧光效应，实现加密或解密，甚至可逆擦除-写入，但存在非特异性解密或信息丢失等问题。将超分子作用与荧光技术结合可实现信息加密，其可逆性有利于实现重复加密-解密。研究高度选择性和特异性加密/解密方法，实现信息可逆的写入、擦除、重编程，提高加密水平，具有重要的意义。
        中山大学付俊教授团队报道了一种基于超分子作用的信息加密策略，调控主客体识别和荧光分子间作用，实现了多模态、可擦除、可重新编程、可重复使用的双重信息加密。作者合成了荧光分子萘酰亚胺桥连β-环糊精（N-CD），并在形状记忆水凝胶表面接枝悬挂金刚烷（Ada）分子的聚合物刷（PBG），利用主客体作用锚定N-CD分子，实现荧光信息写入（图1a）。利用基于萘酰亚胺π-π堆叠和分子内电荷转移（ICT）的荧光效应的可逆性，实现了信息的擦除/隐藏、恢复、重写和重编程（图1b），将荧光信息与水凝胶形状记忆效应结合，实现双重加密。

图1 （a）基于Ada的聚合物刷与N-CD的相互作用；（b）在水凝胶表面的聚合物刷中进行信息加密、擦除、恢复及重新加密

         萘酰亚胺与β-环糊精之间的柔性桥连使N-CD分子形成自包合构象，在β-CD空腔中，萘酰亚胺荧光减弱，与聚合物刷上的Ada分子结合后，萘酰亚胺基团被挤出空腔，形成分子间π-π堆叠，发生分子内电荷转移（ICT），在紫外激发下发射明亮的绿色荧光。
        以N-CD为墨水，可以方便地在聚合物刷（PBG）底物绘制特定的信息，包括图案、字母或二维码。例如，通过模板法将N-CD墨水印刷在PBG上，其中N-CD/Ada复合图案在紫外光下发出明亮的绿色荧光条纹。同样，这种方法可以在PBG纸上绘制其它的信息，如星星或字母“SHM（shape memory hydrogel materials首字母缩写）”。通过模板法将N-CD墨水印在PBG表面，制作了一个在紫外灯下呈亮绿色的二维码（QR），可以通过智能手机扫描读取信息。
          研究发现，缺电子的三硝基苯酚（PA）共轭环可特异性地与富电子的萘酰亚胺共轭环形成π电子供体-受体对，阻断萘酰亚胺分子之间的π-π作用，使其荧光淬灭。该淬灭作用有很强的选择性和特异性，可特异性地“擦除”或“隐藏”PBG上写入的N-CD 荧光信息。一方面，在被擦除的PBG表面，可以用蘸有N-CD溶液的毛笔书写不同的信息，这时，聚合物刷表面仍存在自由的Ada基团，捕获N-CD，固定新的信息，从而实现重复写入和擦除。另一方面，利用Na2CO3溶液与PA反应，生成水溶性产物，可除去PA，使N-CD荧光恢复，重新解密（恢复）事先写入的信息。
         该超分子策略可应用于任意不规则表面。利用动物或昆虫的独特结构，将超分子化学与仿生学结构结合，可实现高级信息加密。例如，海星的棘皮可以用来隐藏信息或线索。作者制作了仿海星棘皮结构的水凝胶，并在其表面ATRP生长Ada修饰的聚合物刷，以N-CD为墨水，将信息写入到海星表面，实现极其复杂的仿生信息加密。类似地，制备了蝴蝶状Ada聚合物刷水凝胶衬底，并在其表面构建仿生图案，利用N-CD墨水写入加密信息。这里，事先设计的仿生结构成为解密“密码”的重要组成部分，大大地提高了加密程度和解密难度。
        该团队将软物质水凝胶的形状记忆效应与超分子作用相结合，实现了双重加密。该水凝胶被折叠成三维结构（如玫瑰花）时，经适当脱水可固定临时形状，并隐藏PBG表面包含的N-CD墨水图案或文字信息；当水凝胶吸水溶胀时，临时形状解除，恢复到初始的薄片形状，其隐藏的信息在紫外线下得以解密。有趣的是，用PA溶液可以擦除雪花图案，在已擦除的PBG表面可以涂抹新的信息，然后还可折叠成临时形状。这种加密、形状记忆、恢复、擦除和重新加密周期可以重复多次。结果表明，这种超分子策略可以提高信息加密的灵活性和通用性，有利于拓宽信息加密的应用范围。
          该工作研究基于超分子主-客体识别和形状记忆水凝胶，在多模态信息加密方面具有广阔的应用前景，也为新型信息加密材料的开发提供了新的思路，对信息安全具有重要的意义。该研究工作以“Erasable, Rewritable, and Reprogrammable Dual Information Encryption Based on Photoluminescent Supramolecular Host-Guest Recognition and Hydrogel Shape Memory”为题发表在Advanced Materials上。中山大学材料科学与工程学院为文章的第一单位，2020级博士生杨海龙为第一作者，付俊教授和宁波工程学院丛杨副教授为共同通讯作者。
        该研究工作得到了国家自然科学基金（51873224）、工信部（TC190H3ZV/1）的支持。
        文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301300
         付俊教授团队主要从事高性能与智能仿生柔性材料、柔性传感与可穿戴设备、水凝胶组织工程材料、生物3D打印等方面的基础研究与应用技术开发。相关成果已在Adv Mater, Adv Funct Mater, Chem Eng J, Mater Horiz, Chem Mater, ACS Appl Mater Interfaces, Chem Commun, ACS Macro Lett, Macromolecules等高水平期刊发表论文140多篇，出版英文专著1部，全部论文累计被引用8200余次，H指数49，授权美国发明专利1项，中国发明专利20多项。获英国皇家化学会2020年Materials Horizons Outstanding Paper Award等奖项。

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水凝胶柔性传感器在健康和运动监测方面具有广阔的应用前景。水凝胶传感器灵敏度较低，是制约其发展和应用的关键问题。设计和构筑仿生微结构是提高柔性传感器灵敏度、降低检测限的重要思路。微凝胶3D打印是构筑微结构的有效手段，但存在结构稳定性较差，打印效率低等问题。研究和开发快速、直接打印的微凝胶墨水，提高其机械性能，是解决水凝胶3D打印技术瓶颈，推动其在柔性可穿戴设备、组织工程等领域广泛应用的关键。
        付俊教授团队开发了一种基于微凝胶增强双网络水凝胶的3D打印策略，构筑微结构柔性传感器（图1），大幅度提高了传感灵敏度，并且获得了优异的强韧性，应用于生物力学监测和运动轨迹追踪。该研究的主要创新思想是：以聚电解质微凝胶为基本单元和能量耗散中心，与第二网络形成互穿双网络结构，合成高强韧水凝胶。利用微凝胶-单体分散液可逆的凝胶-溶胶转变特性，实现了室温下直接挤出打印，然后紫外光固化，制备得到高强韧、稳定的微结构，从而解决了传统3D打印水凝胶流动性、可打印性与结构稳定性之间的矛盾，为3D打印高精度且稳定的微结构提供了新思路。

图1 基于微凝胶增强双网络水凝胶的3D打印微结构

         该课题组以聚（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸）（PAMPS）微凝胶作为基本牺牲单元以耗散能量，与聚丙烯酸（AAc）第二网络互穿形成微凝胶增强双网络水凝胶，含水量高达65%时，拉伸强度可1.61 MPa，断裂韧性5.08 MJ/m³。3D打印水凝胶的机械性能与模板法制备的水凝胶完全一致，经利刃切割后仍保持结构完整，解决了传统的3D打印水凝胶传感器机械性能差，结构与性能不稳定的难题。
         微凝胶增强双网络水凝胶具有较好的传感灵敏度和出色的传感稳定性。基于这一优势，该课题组设计制造了用于监测足底生物力学特性的阵列式传感器。根据人体足骨骼分布，设计了一个具有八通道水凝胶传感器阵列的可穿戴鞋垫，监测步态过程中足底应力分布，在健康监测和智能医疗设备中有着良好的应用前景。
3D打印的尖锐结构在低载荷下显著增加接触面积并发生应力集中，大幅提高灵敏度。如：微金字塔的压力灵敏度比圆柱结构提高了50倍。利用不同微结构传感器的灵敏度差异，设计了空间分布的微结构传感器阵列，通过传感器信号的实时变化，跟踪、定位小乌龟的爬行轨迹，在软机器人及柔性可穿戴电子设备方面具有广泛的应用前景。
         该研究提供了一种通过可固化微凝胶3D打印来制备具有高灵敏度和力学稳定性的微结构水凝胶传感器的方法。这一新策略有望开发应用于可穿戴智能医疗设备的高性能水凝胶压力传感器。
        该项研究以“3D Printed Microstructured Ultra-Sensitive Pressure Sensors Based on Microgel-Reinforced Double Network Hydrogels for Biomechanical Applications”为题发表在Materials Horizons。文章的第一作者是中山大学材料科学与工程学院2021级硕士研究生郑静霞和2021级博士研究生陈国旗，付俊教授为通讯作者。该工作得到了国家自然基金（51873224）和工信部（TC190H3ZV/1）的支持。
        全文链接： https://doi.org/10.1039/D3MH00718A