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[专家学者] 武汉大学化学与分子科学学院高分子系张俐娜院士

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发表于 2017-3-22 16:19:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
张俐娜,中国科学院院士,教授,博士生导师。现为武汉大学化学与分子科学学院教授。1940年8月生于福建光泽。1963年毕业于武汉大学化学系,1985年赴大阪大学研究一年多。2011年当选中国科学院院士。《Cellulose》、《Journal of Biobased Materials and Bioenergy》和《高分子学报》等编委。致力于高分子物理与天然高分子材料的基础和应用研究,涉及高分子物化、农业化学、环境材料和生物学交叉学科,其成果的原始创新性以及学术价值和应用前景已在国内外产生较大影响


研究方向: 天然高分子及高分子物理
联系电话: 86-027-87219274; 87216311
Email: zhangln@whu.edu.cn linazhangwhu@gmail.com

教育与研究经历
1963年毕业于武汉大学化学系。
1985年曾获日本政府学术振兴协会奖学金(JSPS)赴大阪大学研究一年多。
1993年晋升为武汉大学教授。
2011年当选中国科学院院士。

个人简介
1963年毕业于武汉大学化学系。1985年曾获日本政府学术振兴协会奖学金(JSPS)赴大阪大学研究一年多。2011年当选中国科学院院士,2014年成为英国皇家化学会会士。1993年她创建了武汉大学天然高分子及高分子物理实验室,并长期致力于纤维素、甲壳素、淀粉、海藻酸钠、大豆蛋白质和真菌多糖的结构、分子尺寸、链构象以及天然高分子基新材料性能和功能研究。她们开创了一种崭新的低温溶解法,发现NaOH/尿素水溶液冷却到-12℃后可迅速溶解纤维素,提出低温下大分子与溶剂自组装形成新的氢键配体导致溶解的新机理,并实现难溶性纤维素、甲壳素甚至聚苯胺低温溶解。同时,利用低温溶解的纤维素、甲壳素、壳聚糖和聚苯胺溶液通过物理再生法直接构建出一系列新型功能材料,并揭示其结构与性能的关系。此外,初步实现纤维素低温溶解和纺丝工业化小试验。基础研究成果已在国内外刊物发表论文560余篇,其中超过510多篇发表在国际SCI源刊,被他人引用1万次以上;主编专著15部;获准专利100余项。由此,她荣获美国化学会2011年度Anselme Payen奖(国际纤维素与可再生资源材料领域的最高奖)、国家自然科学奖二等奖1项、省级自然科学一等奖(2005年)1项和技术发明一等奖(2008年)1项以及武汉市科技重大贡献奖(2013年)。近十年,她先后主持国家“973”和“863”项目子课题、国家自然科学基金重点项目以及国际合作和境外合作项目等二十余项。曾50多次被国外邀请出国讲学,在国际学术会议作邀请报告、大会报告及担任分会主席。此外,曾获全国优秀教师(1993年)和全国先进工作者(2000年)等国家级荣誉。
承担项目与课题
1.国家自然科学基金重点项目(21334005),2014.1-2018.12。
2.国家“973”项目(2010CB732200),2010.1-2014.12。
3.国家科技支撑计划,(2006BAF02A09),2006.11-2009.12。
4.国家“863”项目(2006AA02Z102), 2007.9 - 2008.10。
5.国家自然科学基金重点项目(30530850),2006.1-2009.12。
6.国家“863”项目(2003AA333040),2003. 7-2005. 12。
7.国家自然科学基金重点项目(59933070),2000.1 -2003.12。
学术兼职
曾担任国家自然科学基金委员会化学学科评审组成员。现任国内、外学术刊物:《高分子学报》,Chinese Journal of Polymer Science, Cellulose,Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre,Journal of Applied Polymer Science等编委。

更多信息请浏览个人(或课题组)主页:http://www.polyphys.whu.edu.cn

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发表于 2018-5-12 09:00:58 | 显示全部楼层

Progress in Polymer Science:物理方法构建甲壳素基材料的研究进展

各种几丁质的生物体和材料图片

各种几丁质的生物体和材料图片

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螃蟹,虾和龙虾壳等丰富且可再生,并将成为最重要的化工原料之一。通过物理方法和原料甲壳素的绿色技术构建新型高分子材料是一条环保可持续的途径,并有利于实现“绿色发展”。近日,武汉大学张俐娜院士和吕昂等人总结了甲壳素纳米晶体制备的新型甲壳素材料以及通过甲壳质的直接溶解/再生制备的方法,它们在生物材料、电化学、储能、分离/吸收、催化剂载体和纺织材料中具有重要的潜在应用。预计未来将有更多政府,企业,大学和研究机构参与绿色聚合物的绿色转化,从而建设一个绿色可持续性的世界。

文献链接:Recent Advances in Chitin Based Materials Constructed via Physical Methods (Prog. Polym. Sci.,2018,DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2018.04.001)


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发表于 2018-6-15 08:51:54 | 显示全部楼层
6月12日,中国科学院院士、化学与分子科学学院教授张俐娜以“人生感悟——爱心与责任”为题为学生开展了立学立人主题教育报告会。

张俐娜

张俐娜
报告会上,张俐娜院士首先与同学们分享了她的大家庭、小家庭的故事,包括她幸福又温馨的家庭成长环境以及和杜予民教授几十年如一日的伉俪情深。她的成长和生活对她的未来产生了深远的影响,这一切使我们明白,有爱就有责任,有了责任就要有担当。总结前半生经历,张院士说她最深刻的人生感悟是“天道酬勤”,努力才是通往成功的捷径,脚踏实地努力攀登,没有条件也要努力创造条件。在介绍自己国内外学术交流的经历时,张院士更是以自己学习英语的亲身经历告诉大家,只要我们下定决心,没有事情能够难倒我们。


当谈及她的科研工作时,张院士坚信:“科研需要激情,勤奋成就梦想。”同时,张俐娜院士鼓励青年人培养创新精神,好奇心驱动创新,可以成就重大发明。我们要养成认真做笔记的习惯,科研的过程中要保有激情,要做有意义的工作,不断学习与交流。谈及为人处世的经验和原则,她更是告诫学生们要心胸开阔,自信,学会宽容与忍让。


张俐娜院士向我们展示了她近年来的研究成果。经历无数次科研实验,她终于创建了低温溶解纤维素、甲壳素的新方法和新理论,开创了难溶性大分子溶解的新技术,打开了可再生资源领域“绿色”通道,并用低温溶解纤维素和甲壳素成功构建各种新材料,为中国的能源行业做出巨大贡献,这便是她面对国家科学与技术发展所承担的责任。


报告结束后,同学们深受启发,抓住宝贵机会向张院士提问请教:如何平衡学业、工作、个人问题的关系?当一个课题做了很久没有成果时是否要换方向?如何寻找科研突破点、创新点? 张院士在回答同学们的问题时表示,“没有人的成功是靠运气得来的,荣誉背后少不了辛酸苦楚”,她鼓励大家多看文献,多主动与导师、同学交流想法,时刻谨记道路虽坎坷,但意志坚定便能无畏。

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发表于 2018-7-25 08:54:47 | 显示全部楼层
武汉大学张俐娜院士团队:酸遇上碱,分分钟冻结纤维素取向结构!!

绝大多数水凝胶是通过聚合或组装均匀溶解在水性介质中的分子制备的,因此聚合物网络通常是均匀而各向同性的。相反,像肌肉、皮肤、关节软骨和角膜这类生物软组织具有取向的多层次结构,并在在生物系发挥重要作用。因此简便快速构筑具有长程有序结构的各向异性水凝胶材料具有重要意义。目前制备有序结构水凝胶材料的几种主要方法:电场或磁场取向、机械力(拉伸、压缩或剪切力)取向、定向冷冻、离子定向扩散、光刻模板法和自组装。这些策略对制备具有高度有序结构的水凝胶材料具有重要借鉴意义。

纤维素

纤维素
近日,武汉大学张俐娜院士课题组基于构筑强韧、对外力刺激具有响应性的纤维素水凝胶的基础上(ACS. Appl. Mater. Interfaces.2017, 9, 43154-43162; ),提出“预牵伸+杂化交联”协同策略,诱导纤维素内部氢键沿力场方向排列而固定取向,制备出多种各向异性纤维素水凝胶,并成功诱导心肌细胞取向生长。该工作以标题“RobustAnisotropic Cellulose Hydrogels Fabricated via Strong Self-aggregation Forcesfor Cardiomyocytes Unidirectional Growth”发表于国际著名期刊 Chemistry of Materials,第一作者是叶冬冬博士,通讯作者常春雨副教授张俐娜教授

作者利用一种绿色溶剂(碱-尿素-水溶剂)实现纤维素的物理溶解(碱-尿素包合物包裹纤维素分子链,屏蔽纤维素氢键相互作用)。对纤维素溶液进行松散化学交联,不洗脱内部碱-尿素,较小的外力可以驱动该松散化学交联纤维素凝胶产生临时性取向。
通过快速酸处理(<1min),凝胶内部碱-尿素复合物被快速破坏,致使裸露的纤维素分子链通过强自聚力沿着外力方向平行排列并且紧密堆积,“冻结”取向的结构。该纤维素水凝胶具有显著的各向异性结构溶胀性力学性质光学性质
此外,对该策略稍加改变,可永久冻结并制备得到多种具有各向异性纤维素水凝胶(例如例如在酸溶液中释放预拉伸的化学凝胶,具有周期性微米尺度皱褶结构各向异性纤维素水凝胶)。
尤其是具有独特多级结构的褶皱各向异性纤维素水凝胶,可诱导心肌细胞的粘附、定向增殖,并展现出方向性跳动,显示出潜在体外定向培养心肌细胞的功能。
本工作提供一种简便、绿色和高效的方法制备具有高度取向结构的纤维素水凝胶,并为构建生物医学工程和再生医学的各向异性纤维素水凝胶提供新策略。


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发表于 2018-9-5 08:52:01 | 显示全部楼层

2017年,武汉大学张俐娜院士与清华大学危岩教授合作在Adv. Funct. Mater.上发表题为“Highly Efficient Self-Healable and Dual Responsive Cellulose-Based Hydrogels for Controlled Release and 3D Cell Culture"[3]。在该项研究中,作者基于动态酰腙键成功制备了一种新型纤维素基水凝胶,由于酰腙键和二硫键的可逆性,该水凝胶展现出对于pH和氧化还原两种外界刺激因素的双重响应行为,而且该水凝胶还成功应用于阿霉素的控制释放。

新型纤维素基水凝胶

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发表于 2018-9-16 08:49:43 | 显示全部楼层
题目:天然高分子构建生物医用、能源和支撑材料
报告人:张俐娜 院士(武汉大学)
时间:2018年9月21日(星期五)下午3:00
地点:上海交通大学化学A楼528演讲厅
邀请人:张洪斌  教授


报告摘要:
   我们突破高分子在有机溶剂中加热溶解的传统方法,开创出低温水体系溶解大分子新方法,并提出新机理。成功实现难溶性纤维素、甲壳素及壳聚糖在碱/尿素水溶液低温溶解,并证明氢键驱动的低温溶解大分子的理论具有一定普适性。表征了它们的分子量和链构象,证明它们在溶液中呈刚性链,并且容易平行聚集形成纳米纤维。同时,我们利用低温溶解的纤维素、甲壳素或壳聚糖溶液,通过物理再生的“绿色”过程成功制备出膜、丝、微球、气凝胶、水凝胶及塑料。证明这些材料具有优良的性能,如生物相容性、促进细胞粘附和增殖、高力学强度、灵敏的(力、pH、温度、磁)响应性、分离吸附性、长余辉光、导电性及高电容量和长循环寿命等。这些基于天然高分子的新功能材料在生物医用、光电储能材料、“绿色”催化领域具有应用前景,而且可促进社会持续发展。




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发表于 2018-12-4 08:40:06 | 显示全部楼层
科睿唯安(Clarivate Analytics)发布了其2018年度全球“高被引科学家”名单,这也是该名单连续第五年发布。全球来自21个自然科学与社会科学领域的4000多(人次)高被引科学家入榜。入选榜单的武汉大学的四位学者全部来自我院,分别是张俐娜院士、杨汉西教授、雷爱文教授、曹余良教授。其中,张俐娜院士、杨汉西教授、曹余良教授在“跨学科”领域当选,雷爱文教授在“化学”领域当选。
据悉,科睿唯安是全球专业信息与分析服务的领导者,“高被引科学家”名单体现了该学科领域中的科研人员所取得的科研成果受到全球同行的集体认可。4位教师成功入选是对他们学术水平的充分认可,也是学院学科建设成果的集中体现。

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发表于 2019-4-12 17:00:56 | 显示全部楼层
水凝胶是一类由3D聚合物网络和大量水组成的软物质材料,与生物体软组织在结构上有诸多相似之处。由于这种突出的特性,水凝胶可广泛用于生物医学工程领域,如药物输送,组织工程和人造肌肉。近年,由于具有生物可再生、生物相容、生物可降解和生物安全等性能,天然高分子凝胶材料的研究和开发日益引入瞩目。天然高分子主要包括纤维素、甲壳素、淀粉、蛋白质、海藻酸盐等。尤其纤维素,自然界储量最丰富的天然结晶多糖,近年来已经成为研究热点。
  本文总结张俐娜院士课题组在再生纤维素水凝胶领域的研究成果汇总,主要包括:
  (1)首次利用松散化学交联和致密的物理交联策略,构筑强韧、对外力刺激具有响应性的纤维素水凝胶,并设计一种新型力感应器(ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 43154)

高强度纤维素水凝胶

高强度纤维素水凝胶
图1 高强度纤维素水凝胶设计策略、增强前后水凝胶力学性能和湿态水凝胶取向原子力图像。
  通过碱/尿素水体系(-12℃)溶解纤维素,制备出透明的纤维素溶液。基于该纤维素溶液中纤维素分子刚性链容易平行聚集形成纳米纤维的特性,首次利用松散化学交联和致密的物理交联策略,构筑一种高强度、高韧性、力响应和具有多级结构的智能纤维素水凝胶。由纤维素纳米纤维构筑的致密物理交联网络通过氢键的断裂-重排耗散能量,赋予纤维素水凝胶高强度;而松散的化学交联网络则维持水凝胶的弹性。由于这种独特的双交联结构,水凝胶受力形变时,物理和化学交联网络协同取向,赋予水凝胶敏感的力致光学异性行为。此外,水凝胶在小应变下具有高度稳定的偏光现象,并成功应用于较小外力的监测。这种多糖基水凝胶材料极大地拓展纤维素在智能软物质和生物医用等领域的应用范围。
  第一作者:叶冬冬博士(现入职五邑大学);通讯作者:张俐娜教授;共同通讯作者:常春雨副教授
  论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsami.7b14900
  (2)提出“预牵伸+杂化交联”协同策略,诱导纤维素内部氢键沿力场方向排列而固定取向,制备出多种高强度、高取向纤维素水凝胶,并成功诱导心肌细胞取向生长(Chem. Mater. 2018, 30, 5175);

  通过添加少量化学交联剂于纤维素溶液制备出松散化学交联纤维素凝胶。基于简单预拉伸凝胶和酸处理固定取向的策略,制备出多种具有永久取向结构的各向异性纤维素水凝胶。较小的外力可以驱动松散化学交联纤维素凝胶产生临时性取向结构,通过快速酸处理(< 1min),凝胶内部包裹纤维素链的碱-尿素复合物快速破坏,致使裸露的纤维素分子链通过强自聚力沿着外力方向平行排列并且紧密堆积,形成新的聚集态结构,并且“冻结”取向的结构。该纤维素水凝胶具有显著的各向异性结构、力学性质和光学性质。水凝胶的力学性能、含水率和结晶度可以通过调整预牵伸比精确调控。此外,通过在酸溶液中释放预拉伸的化学凝胶制备出具有周期性微米尺度皱褶结构的各向异性纤维素水凝胶。这种独特的多级结构可诱导心肌细胞的粘附和定向排列,显示出潜在体外定向培养心肌细胞的功能。本工作提供一种简便、绿色和高效的方法制备具有高度取向结构的纤维素水凝胶,并为构建生物医学工程和再生医学的各向异性纤维素水凝胶提供新策略。
  第一作者:叶冬冬博士(现入职五邑大学);通讯作者:张俐娜教授;共同通讯作者:常春雨副教授
  论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.8b01799
  (3)通过引入短链和长链二种化学交联剂调控水凝胶网络结构的交联密度,制备出高强度、高韧性的双化学交联纤维素水凝胶(Biomacromolecules, DOI: 10.1021/acs.biomac.9b00204)
  根据双化学交联策略,依次使用短链和长链化学交联剂交联纤维素分子链,成功制备出强而韧的纤维素水凝胶。通过3D拉曼显微成像技术测出化学交联点分布在水凝胶内部,并监测两次化学交联后交联区域变化。双化学交联纤维素水凝胶具有较低的含水率,致密的交联网络,以及优异的力学性能(拉伸强度、拉伸应变、压缩强度和压缩应变最高分别达到1.7 MPa、94.5 %、9.4 MPa和91.9 %)。由此提出,双化学交联纤维素水凝胶增强机制是通过先断裂短链化学交联键来耗散能量,而含有长链化学交联键的网络结构维持水凝胶的弹性。双化学交联纤维素水凝胶能够改变“软而弱”的化学交联纤维素水凝胶的结构和性能,明显提高其强度,从而大大拓宽纤维素水凝胶的应用前景。
  第一作者:叶冬冬博士(五邑大学);通讯作者:张俐娜教授;共同通讯作者:常春雨副教授

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