复旦大学高分子科学系闫强

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闫强，复旦大学高分子科学系教授、博士生导师，2012年博士毕业于清华大学。研究领域集中于新型高分子合成方法学、大分子自组装及其功能材料与蛋白质机器领域。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int.Ed., Chem. Sci., Macromolecules等期刊发表论文50余篇。

上海市杨浦区邯郸路220号 复旦大学高分子科学系
电话：021-65648973
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教育和工作经历
2004-2008 清华大学化学系 理学学士
2008-2012 清华大学化学系 理学博士
2012-2015 加拿大舍布鲁克大学化学系 博士后
2015-至今 复旦大学高分子科学系 研究员

研究兴趣
刺激响应性大分子的设计、合成、可控组装与智能化
类生命或类细胞体的化学合成/基于大分子的仿生细胞体生命功能模拟
智能大分子纳米机器或器件
多维度、多尺度下聚合物新型自组装动力学研究

近年代表性论文

• Yan Q, Zhao Y. ATP-responsive biomimetic deformation of bioinspired receptor-containing copolymer assemblies, Chem. Sci. 2015, DOI: 10.1039/C5SC00965K.
• Yan Q, Zhao Y. CO2-stimulated diversiform deformations of polymer assemblies, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135: 16300-16303.
• Yan Q, Zhao Y.Polymeric microtubules breathe: CO2-driven polymer controlled self-assembly and shape transformation, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52: 9948-9951.
• Yan Q, Wang JB, Yin YW, Yuan JY. Breathing polymersomes: CO2-tuning membrane permeability for size-selective release, separation, and reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52: 5070-5073.
• Yan Q, Zhou R, F CK, Zhang HJ, Yuan JY. CO2-responsive polymeric vesicles that breathe, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50: 4923-4927.
• Yan Q, Yuan JY, Cai ZN, Xin Y, Kang Y, Yin YW.Voltage-responsive vesicles based on orthogonal assembly of two homopolymers, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132: 9268-9270.
• Yan Q, Zhao Y. Block copolymer self-assembly controlled by the green gas stimulus of carbon dioxide, Chem. Commun. 2014, 50: 11631-11641.
• Yan Q, Hu J, Zhou R, Yin YW, Yuan JY. Visible light-responsive micelles formed from dialkoxyanthracene-containing block copolymers, Chem. Commun. 2012, 48: 1913-1915.
• Yan Q, Xin Y, Zhou R, Yin YW, Yuan JY. Light-controlled smart nanotubes based on the orthogonal self-assembly of two homopolymers, Chem. Commun. 2011, 47: 9594-9596.
• Yan Q, Yuan JY, Kang Y, Cai ZN, Zhou LL, Yin YW.Dual-sensing porphyrin-containing copolymer nanosensor as full-spectrum colorimeter and ultrasensitive thermometer, Chem. Commun. 2010, 46: 2781-2783.
  

代表性荣誉与奖励
中央组织部第六批青年##计划（2014）
北京市优秀博士论文奖（2013）
国家唐敖庆化学奖（2012）
中国教育部学术新人奖（2011）

mifeng

        闫强研究员课题组利用一种非常典型的变构蛋白——钙调蛋白来实现蛋白质螺旋组装体的可控调节。天然钙调蛋白存在两种变构形式，在钙离子存在下，钙调蛋白可与吩噻嗪配体结合，导致蛋白构象大幅折叠，处于收缩态；而在去除钙离子后，蛋白会发生变构，排出配体，转变为解折叠舒张态。当修饰配体结构后，钙调蛋白可与修饰后配体结合，钙离子的刺激可使蛋白发生构象收缩，超分子组装形成一维螺旋化的纳米纤维结构，螺距7nm；而逐步除去钙离子后，蛋白构象舒展，将导致蛋白螺旋纤维逐渐解螺旋。通过控制外部钙离子水平，可以精准调节蛋白螺旋纤维的螺旋度，使其螺距在7nm到39nm间变化。微小的蛋白质构型的变化可以实现纳米尺寸上组装体结构的变化。他们期望可以利用该方法实现一系列基于化学机械力的蛋白质精确可控自组装。

       该研究已在线发表于综合类化学权威期刊Angew.Chem.Int.Ed.上，详见Allostery-Activated Protein Self-Assembly Constructs Helical Microfilaments with Tunable Helicity. DOI:10.1002/anie.201801081.该论文第一作者为硕士生许妙苗，闫强研究员为通讯作者。

gongbai

在过去的几十年中，刺激响应聚合物持续得到学界的关注，这主要是由于刺激响应聚合物在生物医药领域的广泛应用前景，尤其是在药物传递以及纳米医学上。近些年来国内外对于刺激响应性聚合物的研究与应用一直都着眼于不同类型的刺激源的开发中。目前，依托于传统的外源性物理或化学刺激源已形成了较成熟的聚合物组装体系，但是这一类体系往往会导致体系化学污染、细胞损伤以及较低的生物特异性。因此，直接利用生物体细胞内已存在的相关物种作为刺激源，将会是刺激响应型聚合物自组装的一个重要发展方向，其优点在于这一类刺激源大多数与疾病相关，原位刺激源的利用不会造成“附带”污染以及细胞损伤，同时还可以大大提高刺激响应的能力。

复旦大学闫强研究员回顾并综述了近年来该领域内针对生物大分子及各种小分子作为刺激源的大分子自组装体系及其研究现状，进一步展望了基于生物刺激源的响应性聚合物的应用使得聚合物科学与生物化学、分子生物学、细胞生物学等学科的联系更加紧密，从而为刺激响应性聚合物领域开拓出里程碑式的发展道路。

同时作者也提出在这个领域当中我们仍然面临的挑战：

(1)如何简化聚合物结构的设计；

(2)如何拓宽新的刺激源；

(3)如何利用聚合物结构的特点增强体系响应的能力。

该工作已经发表在Chinese Journal of Polymer Science 超分子自组装专辑(2018，No. 3)。

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s10118-018-2080-4

wangshibu

复旦大学闫强研究员课题组: 基于受阻路易斯对原理打造第二代CO2响应性聚合物体系

气体响应性聚合物系统自被开发以来，一直广受高分子领域学者的关注，其主要原因是对气体的合理利用或转换将是未来能源化学的一个重要方向，有望彻底解决工业或生活废气的污染问题，实现气体可持续性的循环利用，大幅降低气体污染物对环境的永久性伤害。这其中，由于CO2气体所带来的温室效应对大气环境产生的不可逆损害，对CO2气体的充分开发与利用是科学家现阶段最为关心的对象。

2011年，闫强研究员、袁金颖教授等首次开发了含脒侧基型嵌段共聚物，利用有机脒基团在溶液中对CO2气体的可逆质子化/去质子化效应，成功制备了第一代CO2响应性聚合物体系（Angew. Chem. Int. Ed. 2011,50, 4923；Angew. Chem. Int. Ed. 2013,52, 5070），并引发了国内外学者对CO2响应性聚合物材料研发的广泛关注和追踪。但是，随着相关响应性聚合物材料的不断制备，所有体系依托的CO2分子响应机理始终停留于Brnsted酸碱理论上，即CO2分子作为一种气体性Br?nsted弱酸应答聚合物中相应的Brnsted碱性基团，从而实现气体敏感功能（如Scheme 1a所示）。第一代CO2响应性聚合物本质上是基于质子给体-供体间的平衡反应，但由于CO2的Br?nsted弱酸性，大部分CO2响应性材料都存在响应弛豫时间过长、可逆性与重复性低或不必要的逆反应等缺陷，对材料的稳定使用和长寿命循环产生了不利影响。

Scheme 1. 第一及第二代CO2响应性聚合物体系机理示意图

为解决这一长期困扰，闫强研究员课题组打破传统Br?nsted酸碱理论制备CO2响应性聚合物的桎梏，利用受阻路易斯酸碱对原理（FrustratedLewis Pair Chemistry）成功打造了第二代CO2响应性聚合物体系（如Scheme 1b所示）。该体系内含有两种聚合物单元，一种为含硼的路易斯酸给体聚合物，另一种为含磷的路易斯碱供体聚合物，二者共混后由于含硼侧基与含磷侧基上大体积基团的空间位阻效应（受阻路易斯对），二元共聚物不会发生常规的路易斯酸碱对加合，但会产生两种基团间的空位（Gap），该空位的形成可以高度活化尺寸、体积适当的气体分子。当通入CO2气体时，CO2分子可以与含硼基团、含磷基团分别键合，形成CO2桥联结构，活化CO2分子中的高能C=O双键，并产生CO2气体的响应。利用这种方法可大幅加速对CO2气体的响应时间，从第一代的十几分钟加速至十几秒钟；并且能够实现快速、多次循环的可逆性；抑制不必要的逆反应过程。而且，由于这类新型的聚合物在响应CO2分子的同时，还高度活化了惰性CO2的双键，因此该聚合物自组装所形成的纳米颗粒可以直接作为纳米催化剂，催化一系列胺类化学物质的碳酰化过程（如Scheme 2），实现CO2的可持续转化，为未来C1化学的发展提供一条新的研究通路。

这一研究彻底改变了原有气体响应性聚合物的分子响应机制，为开发新一代气体响应性材料揭示了崭新的途径，并可能对未来CO2的可持续转化利用提供新的视野。

以上成果发表在化学领域权威期刊 Angew. Chem. Int. Ed.上，复旦大学高分子科学系博士生陈亮、刘仁杰为文章的共同第一作者，闫强研究员主持了该工作并为通讯作者。

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题目：CO2基聚合物体系：从“气敏”材料到“气筑”材料
报告人：闫强 青年## 上海市启明星科技人才
时间：2019年6月18日（周二）上午10：00
地点：上海交通大学化学A楼528会议室
邀请人：颜徐州 研究员，张川 特别研究员

内容介绍：
气体响应性聚合物自被开发以来，一直广受高分子领域学者的关注，对气体的合理利用或转换将是未来能源科学与可持续化学领域的重要前沿。闫强课题组在CO2气体响应型聚合物方面长期展开深入研究与开发，先后基于布朗斯特酸碱对理论和受阻路易斯酸碱对理论，构建了第一代和第二代CO2敏感型聚合物材料，广泛用于纳米医学、细胞仿生、组装材料与智能材料领域。特别是近期提出的基于受阻路易斯酸碱对的第二代CO2敏感型分子体系，能够利用CO2气体作为功能材料的构建基元，建立一类“气筑”材料系统，可以合理解决CO2气体循环利用的难题，面向C1化学转换和C1人工增殖技术开辟了一条可行通路。
[1] Chen, L.; Liu, R.; Hao,X.; Yan, Q.* Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 264-268.
[2] Chen, L.; Liu, R.; Yan, Q.* Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9336-9340.
[3] Chen, L.; Xiang, J.; Zhao, Y.; Yan, Q.* J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 7079-7082.
[4] Sang, W.; Yan, Q.* Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4907-4911.

报告人介绍：
闫强，2012年博士毕业于清华大学，中组部“青年##”（2014年）、上海市启明星科技人才（2019年），目前任复旦大学高分子系教授、博士生导师，主要研究方向为智能响应型高分子功能材料与大分子自组装方法学，相关成果主要发表于J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Sci., Chem. Sci.等权威化学期刊，论文引用超过2000余次。

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中国化学会青年化学奖设立于1983年，是学会最早设立的学术奖励，主要授予在化学基础及前沿研究领域、应用及工程工业领域或化学教育领域能够创新、改进并独立完成工作，年龄不超过35周岁的优秀化学青年工作者。中国化学会青年化学奖每年评选一次，每年的4-5月是启动推荐申请的窗口期，每次评选不超过10人，截至2019年已有328人获得此奖。
       2019年度中国化学会青年化学奖于2019年5月启动推荐申请，收到了来自全国四十余家高校科研院所单位、近百位青年化学工作者的申报。经中国化学会组织专家集中审议和中国化学会奖励工作委员会决议，产生了来自10个不同单位的优秀获奖者，其中我系闫强研究员荣获本届中国化学会青年化学奖。
       获奖理由：发展利用气体精确调控、构筑功能材料的新理念，开辟废气转化与应用的新思路。

       闫强研究员简介                                          
       闫强，复旦大学高分子科学系研究员、博士生导师。清华大学化学系获学士、博士学位，后在加拿大舍布鲁克大学从事博士后研究工作。主要围绕智能大分子设计、合成与组装方法学开展系列研究工作。率先在国际范围内提出“气筑材料（Gas-Constructed Materials）”的新概念，发展利用气体作为主要基元构建功能材料的通用策略，为工业废气高效利用与转化提供了新的可能。特别是揭示了气体作为“分子胶水”的桥联化学键，发现了气体桥联材料不同组分的机制与过程，并将气筑材料应用到催化、软物质、纳米技术等多个领域。2015年入选中组部国家##计划青年项目，2019年获得上海市青年科技启明星奖。

shanbian

协同调控自组装膜的形态及其功能是细胞模拟领域的一个具有挑战性的研究领域。目前，一个两难困境是难以像细胞那样通过单一变量操纵膜各向异性变形和膜理化性质（例如渗透性、电导率）的协同变化与依存关系。  
        近日，复旦大学高分子科学系闫强课题组报道了一种SO2气体信号分子响应的聚合物囊泡系统。通过在聚合物中引入特殊的花菁侧基，在赋予聚合物对SO2气体高灵敏、特异性、可逆性应答能力的同时，驱动囊泡膜随SO2水平进行各向异性的一维拉伸运动，进而获得了可精确调节的膜选择性渗透性，成功建立了质膜双轴不对称系数与膜表面孔径之间的协同变化关系，实现了对囊泡内多种负载物质的程序化跨膜输运能力，在一定程度上模拟了真实细胞的复杂跨膜交通（图1）。  

  图1. SO2驱动的聚合物囊泡的膜变形行为及其可调膜渗透性

        通过对SO2响应的分子机理和聚合物自组装相变规律进行详细研究发现，通过“吸入”SO2气体，聚合物侧链上花菁结构的微小变化会引起膜组装驱动力的巨大转变，从π-π相互作用逐渐转变为氢键相互作用，诱导囊泡膜发生轴向拉伸，逐步变形为管状体。在这一SO2气体塑形过程中，研究人员发现单一囊泡对SO2气体的呼吸深度（SO2浓度）可以良好控制膜的延展程度，而这种膜的弹性反过来又能决定膜选择透过性的动态变化。因而通过预先设定SO2刺激程序编辑聚合物囊泡的变形动力学过程，可以实现膜表面纳米孔洞尺寸的连续扩大，从而根据膜内负载物的分子尺寸管理多种货物的选择性跨膜交换过程。
        该工作不仅证实了质膜的各向异性变形行为可成为一种精确控制膜选择透过性的新途径，也为创建气体信号分子调节的仿生细胞体提供了新方法。
         相关工作以“Cyanine Polymersomes Inbreathe Gas Signaling Molecule: SO2-Driven Bilayer Tubular Deformation for Transmembrane Traffic Regulation”在线发表在Angewandte Chemie International Edition上，复旦大学为第一完成单位，高分子科学系2019级直博生李雪凤为第一作者，高分子科学系闫强教授为通讯作者，该研究工作得到了国家自然科学基金、青年拔尖人才项目的资助。


        论文信息：
        https://doi.org/10.1002/anie.202305290
        Cyanine Polymersomes Inbreathe Gas Signaling Molecule: SO2-Driven Bilayer Tubular Deformation for Transmembrane Traffic
       Xuefeng Li, Yixin Wang, and Qiang Yan*
       Angew. Chem. Int. Ed. 2023, DOI: 10.1002/anie.202305290