中国科学院院士陈学思

陈学思,男, 中国科学院院士。1959年12月生,吉林省长春市人,1982年7月毕业于吉林大学化学系,获理学学士学位。1988年9月毕业于中国科学院长春应用化学研究所,获理学硕士学位,毕业后留所工作。1993年10月赴日本早稻田大学留学,97年3月在大学院理工学研究科应用化学专攻高分子科学研究室获工学博士学位。1997年4月至1999年5月赴美国宾夕法尼亚大学医学院生物化学和生物物理系攻读博士后。1999年6月招聘回长春应用化学研究所,1999年12月任研究员,2000年被聘为博士生指导教师。现任高分子物理与化学国家重点实验室生物高分子课题组长,长春应化所技术委员会成员。在J. Biol. Chem., J. Phys. Chem.,J. Membr. Sc等杂志上发表研究论文20余篇,发表英文和中文专论各1篇,提交国际学术会议报告论文10余篇,申请中国发明专利2项。目前正在承担国家重点“九五” 技攻关项目,国家自然科学基金项目,吉林省“十五”重大科技攻关项目,2004年获国家杰出青年科学基金项目。2019年11月22日,当选中国科学院院士。

教育和工作经历

2009-至今  中国科学院长春应用化学研究所,中国科学院生态环境高分子材料重点实验室,研究员

1999-2009  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,研究员

2003     美国Drexel大学,访问教授

1997-1999  美国宾夕法尼亚大学医学院生物化学与生物物理系,博士后研究

1993-1997  日本早稻田大学高分子研究室,博士学位

1988-1992  长春应化所功能高分子实验室,助理研究员

1985-1988  长春应化所研究生部,硕士学位

1978-1982  吉林大学化学系高分子专业,学士学位

学术兼职

1. 国家基金委材料学部会审专家,2008-2011年

2. 德国汉高公司(Hankel China Company Limited)科学顾问委员会成员及专家(Henkel Scientific Advisory Board Member and Consultant)

3. 中国生物医学工程学会生物材料分科委员会委员

4. 中国机械工程学会生物制造工程分会第一届委员会委员,

5. 高分子物理与化学国家重点实验室学术委员会委员

6. 第28届中国化学会理事

7. 吉林大学兼职教授,上海大学兼职教授

8. 任国际杂志《Biomacromolecules》,《Macromolecular Bioscience》编委会成员

9. 任国内杂志《高等学校化学学报》和《Chemical Research in Chinese Universities》,《生物医学工程与临床》、《降解材料等杂志》、《中国组织工程研究与临床康复》、《离子交换与吸附》和《中华医药杂志》编委

获奖及荣誉

1. 2011年获得中国石油和化学工业联合会颁发的名为《聚乳酸新材料关键技术研发与产业化应用》技术发明奖

2. 2011年获得中国化学会颁发-赢创化学创新奖

3. 年荣获“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖

4. 2011年再次被中共吉林省委和吉林省政府评为吉林省高级专家

5. 2010年被长春高新技术产业开发区管委会评为“自主创新十强企业”经营者

6. 2010年由于科学技术事业特殊贡献获政府特殊津贴

7. 2009年获中科院“百人计划”支持

8. 2009年获 中国化学会高分子科学论文创新奖

9. 2008年被中共吉林省委和吉林省政府评为吉林省高级专家

10.2008年被长春高新技术产业开发区管委会评为科技创业先进个人

11.2006年被评为优秀专利发明人

研究资助

1. “多中心席夫碱催化剂及立体选择性聚合的研究”, 国家自然科学基金面上项目,批准号20974109,2009-2011,资助金额:37万元。

2. “β-二酮席夫碱金属化合物的合成、晶体结构和催化性能表征”, 国家自然科学基金面上项目,20774092,2008.01-2010.12,29万元,陈学思

3.“席夫碱烷基铝催化剂的合成及其外消旋丙交酯的旋光聚合” 国家自然科学基金面上基金项目负责人,批准号20574066,2006～2008,27万元。

4.“聚乳酸产业化”,浙江海正集团有限公司合作项目,项目负责人,2002～2010,1300万元。

5.“生物医用高分子材料”国家杰出青年科学基金项目,批准号50425309,2004～2008,230万元(其中中国科学院百人计划100万元)。

6. 国家科学技术部支撑项目,“万吨级聚乳酸工业生产关键技术”,2007BAE42B02,450万元,陈学思. 2008年1月-2010年12月

7. “高分子担载多肽和蛋白药物缓释制剂的研制”, 国家科技部中俄科技合作专项经费项目,2007DFR50200,2007-2009,284万元,陈学思

8. “聚乳酸产业化及加工成型关键技术研究”,中国科学院基地方向性项目,2007～2010,批准号KGCX-YW-208,300万元。

9. “具有靶向性和pH敏感性的新型非病毒类基因载体”,国家自然科学基金委A3国际合作重大项目,批准号50425309,2006～2011,350万元。

10.“智能性可生物降解高分子材料的制备与医学应用探索”国家自然科学基金委重点项目,批准号507330003,2008～2011,180万元。

11.“新一代聚乳酸的生物—化学组合合成技术”, 批准号2011AA02A202,科技部“863”重大项目,2011-2015年,项目总经费2450万元。

研究领域和现状

一.高分子基因载体

开发高效、低毒和安全的基因载体是实现基因治疗的关键。病毒类载体因安全性问题在临床应用上受到很大限制,以高分子基因载体为代表的非病毒类载体是其有力的替代者。我们建立了如下策略设计和改进高分子基因载体:(1)设计制备了多种骨架可降解的高分子基因载体,成功地提高了转染效率,降低了材料的细胞毒性;(2)建立了智能性的基因载体遮蔽体系,成功地控制了基因载体复合物在体内传输阶段和细胞内吞阶段的电荷状态,实现了高效传递和转染;(3)构建了高分子基因载体的靶向策略,提升了基因载体的特异性传递。上述改性策略成功地推进了高分子基因载体向临床应用的发展。

二.药物缓释

生物可降解纳米和微米颗粒由于具有较小的尺寸和生物相容性在药物控制释放领域具有重大的应用前景,颗粒的尺寸及其均匀性对于其在体内的分布具有至关重要的意义。我们采用不同立体规整度的立体多嵌段聚乳酸,通过溶剂/非溶剂混合物中沉淀的方法法制备了尺寸在纳米和微米之间的均一的立体复合物微粒,微粒呈花形或蛋糕形,将其用作胰岛素的控制释放载体。结果表明,材料的立体规整度越高,结晶度和分子链堆积密度越高,形成的微粒尺寸越小,胰岛素包裹率和载药量也随之提高,可分别达到82.8%和14.2%, 微粒中的胰岛素可缓慢释放一个月,释放服从扩散机理。该载药体系在胰岛素基础治疗方面有着潜在的应用价值。

三.电活性生物可降解高分子的设计与合成

导电高分子,包括聚苯胺(PANi)和聚吡咯(PPy)等,以其良好的物理化学性质可在组织工程中作为神经或者心脏的支架材料。纯的导电材料不可降解,长期存在体内会造成炎症反应,需要二次手术取出。为了解决这个问题,我们设计合成了一种新的共聚物材料,采用可生物降解的天然高分子壳聚糖和电活性的苯胺齐聚物形成交联共聚物,得到一种可生物降解的导电材料,期望它在组织工程中得到良好应用。利用混合溶剂法制备了苯胺五聚体交联壳聚糖的电活性材料,在无需外加电刺激的条件下能显著促进神经细胞的生长和分化,甚至形成网络状结构

四.智能高分子水凝胶的制备,及其在药物控制释放与组织工程中的应用

水凝胶或微凝胶是亲水性高分子通过物理或化学交联行成的三维网络。刺激敏感性高分子水凝胶,能够对外界环境刺激(如温度、pH、生物分子、特定离子或电磁场)发生迅速响应,产生溶胶-凝胶转变或溶胀-收缩等转变,目前被广泛应用于生物医学领域。我们合成了具有温度或(和)pH敏感性的两亲性共聚物,通过调节温度/pH敏感链段组成和长度,以及共聚物亲水-疏水比例,获得了新型的温度或(和)pH敏感的可注射型水凝胶。高分子水溶液可以在较低温度下与药物、生物活性分子或细胞相混合,而注射到体内后则自发形成水凝胶,可用于局部药物缓释的载体,或原位组织培养的支架。另外,通过使用沉淀聚合、自组装后交联、稀溶液共聚等方法制备了具有对pH、温度、还原环境敏感的具有亚微米尺度的微凝胶,进一步结合靶向基团后,可用于肿瘤靶向智能药物释放。另一方面,我们合成了一类新型基于聚氨基酸的生物可降解温度与pH敏感化学交联水凝胶,该凝胶在酸性环境中(如胃液)快速收缩,可保护所包覆的蛋白药物不被降解,而在中性pH环境中(如肠液)又自发溶胀,使所包覆的蛋白药物可以释放出来,实现药物的肠道靶向释放。该特性可应用于口服蛋白药物的载体材料。

He CL, Chen XS* et al. Macromol. Rapid Commun. 2008, 29, 490 – 497.

MORE

主要代表性论文(2006-2011)

1. 陈学思,景遐斌,庄秀丽,由A. Steinbüchel 主编的“Biopolymers”10卷系列丛书第十卷A. Steinbüchel 主编的《General Aspects and Special Applications》,化学工业出版社, 2005年.

2. 主编刘畠陈,《聚合物量热测定》,化学工业出版社,2002年1月.

3. 邱威扬、陈学思、董丽松,. 第十三章“环境中可生物降解新材料”,见何天白、胡汉杰主编《功能高分子与新技术》. 北京,化学工业出版社,2001年1月.

4. Zhao W, Wang Y, Liu X, Chen X, Cui D, Chen EYX. Protic compound mediated living cross-chain-transfer polymerization of rac-lactide: synthesis of isotactic (crystalline)-heterotactic (amorphous) stereomultiblock polylactide. Chem Commun. 2012;48(51):6375-7.

5. Zhao W, Wang Y, Liu X, Chen X, Cui D. Synthesis of Isotactic-Heterotactic Stereoblock (Hard-Soft) Poly(lactide) with Tacticity Control through Immortal Coordination Polymerization. Chemistry-an Asian Journal. 2012;7(10):2403-10.

6. Zhao L, Ding J, Xiao C, He P, Tang Z, Pang X, et al. Glucose-sensitive polypeptide micelles for self-regulated insulin release at physiological pH. J Mater Chem. 2012;22(24):12319-28.

7. Zhao C, He P, Xiao C, Gao X, Zhuang X, Chen X. Photo-cross-linked biodegradable thermo- and pH-responsive hydrogels for controlled drug release. J Appl Polym Sci. 2012;123(5):2923-32.

8. Zhang Z, Gao X, Zhang A, Wu X, Chen L, He C, et al. Biodegradable pH-Dependent Thermo-Sensitive Hydrogels for Oral Insulin Delivery. Macromol Chem Phys. 2012;213(7):713-9.

9. Zhang B, Wang D, Li M, Li Y, Chen X. Synthesis of star-comb-shaped polymer with porphyrin-core and its self-assembly behavior study. J Appl Polym Sci. 2012;126(6):2067-76.

10. Yang G, Wang L, Yang Y, Chen X, Zhou D, Jia J, et al. 4-Phosphatephenyl Covalently Modified Glassy Carbon Electrode for Real-Time Electrochemical Monitoring of Paracetamol Release from Electrospun Nanofibers. Electroanalysis. 2012;24(10):1937-44.

11. Yan S, Rao S, Zhu J, Wang Z, Zhang Y, Duan Y, et al. Nanoporous multilayer poly(L-glutamic acid)/chitosan microcapsules for drug delivery. Int J Pharm. 2012;427(2):443-51.

12. Xue F, Chen X, An L, Funari SS, Jiang S. Soft nanoconfinement effects on the crystallization behavior of asymmetric poly(ethylene oxide)-block-poly(e- caprolactone) diblock copolymers. Polym Int. 2012;61(6):909-17.

13. Wu X, Song X, Li D, Liu J, Zhang P, Chen X. Preparation of Mesoporous Nano-Hydroxyapatite Using a Surfactant Template Method for Protein Delivery. J Bionic Eng. 2012;9(2):224-33.

14. Wang Y, Zhao W, Liu D, Li S, Liu X, Cui D, et al. Magnesium and Zinc Complexes Supported by N,O-Bidentate Pyridyl Functionalized Alkoxy Ligands: Synthesis and Immortal ROP of epsilon-CL and L-LA. Organometallics. 2012;31(11):4182-90.

15. Tian H, Tang Z, Zhuang X, Chen X, Jing X. Biodegradable synthetic polymers: Preparation, functionalization and biomedical application. Prog Polym Sci. 2012;37(2):237-80.

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17. Zhang X, Cai J, Yang Y, Chen X, Xie X. Praparation and Characteriztion of PLGA/TiO2 nano drug delibery carriers. Acta Polym Sin. 2011(6):653-60.

18. Zhang P, Wu H, Wu H, Lu Z, Deng C, Hong Z, et al. RGD-Conjugated Copolymer Incorporated 19. Composite of Poly(lactide-co-glycotide) and Poly(L-lactide)-Grafted Nanohydroxyapatite for Bone Tissue Engineering. Biomacromolecules. 2011;12(7):2667-80.

20. Zhang B, Li Y, Wang W, Wang J, Chen X. ABA(2)-type triblock copolymer composed of PCL and PSt: synthesis and characterization. Polymer Bulletin. 2011;67(8):1507-18.

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36. Synthesis and Electrochemistry of Schiff Base Cobalt(III) Complexes and Their Catalytic Activity for Copolymerization of Epoxide and Carbon Dioxide, Xiuli Zhuang, Kenichi Oyaizu, Yongsheng Niu, Kenichiroh Koshika, Xuesi Chen*, Hiroyuki Nishide, Macromol. Chem. Phys. 2010, 211, 669-6762010, 40, 255 -261.

37. Facile Synthesis of Glycopolypeptides by Combination of Ring-Opening Polymerization of an Alkyne-Substituted N-carboxyanhydride and Click ‘‘Glycosylation’’ , Chunsheng Xiao, Changwen Zhao, Pan He, Zhaohui Tang, Xuesi Chen*, Xiabin Jing, Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 991-997.

38. Biodegradable and Electroactive TEMPO-Substituted Acrylamide/Lactide Copolymers ,Xiuli Zhuang, Han Zhang, Natsuru Chikushi, Changwen Zhao, Kenichi Oyaizu, Xuesi Chen,* Hiroyuki Nishide, Macromol. Biosci. 2010, 10, 1203–1209.

39. Synthesis of Amphiphilic Block Copolymers Bearing Stable Nitroxyl Radicals, Xiuli Zhuang, Chunsheng Xiao, Kenichi Oyaizu, Natsuru Chikushi, Xuesi Chen*, Hiroyuki Nishide*, J Polym Sci, Part A: Polym Chem, 2010, 48, 5404–5410.

40. pH-dependent self-assembly of amphiphilic poly(L-glutamic acid)-block-poly- (lactic-co-glycolic acid) copolymers, Yanan Yang, Jing Cai, Xiuli Zhuang, Zhaopei Guo, Xiabin Jing, Xuesi Chen*, Polymer 2010, 51, 2676-2682.

41. In vivo mineralization and osteogenesis of nanocomposite scaffold of poly (lactide-co-glycolide) and hydroxyapatite surface-grafted with poly(L-lactide), Peibiao Zhang, Zhongkui Hong, Xuesi Chen*, Biomaterials 2009 , 30(1),58-70.

42. Polymerization of Lactide Using Achiral Bis(pyrrolidene) Schiff Base Aluminum Complexes, Hongzhi Du, Velders AH, Dijkstra PJ, Zhiyuan Zhong, Xuesi Chen*, Jan Feijen*, Macromolecules 2009, 42 (4 )1058-1066.

43. The Study of Electroactive Block Copolymer Containing Aniline Pentamer Isolated from Different Solvents, Hu, Jun, Huang, Lihong, Lang, Le, Liu, Yadong, Zhuang, Xiuli, Xuesi Chen*, Wei, Yen, Jing, Xiabin, J Polym Sci, Part A: Polym Chem 2009, 47(5 ), 1298-1307.

44. Synthesis of biodegradable and electroactive multiblock polylactide and aniline pentamer copolymer for tissue engineering applications, Lihong Huang, Xiuli Zhuang, Jun Hu, Xuesi Chen*, et al. Biomacromolecules, 2008, 9(3), 850-858.

45. A new oxidation state of aniline pentamer observed in water-soluble electroactive oligoaniline-chitosan polymer, Jun Hu, Lihong Huang, Xiuli Zhuang, Xuesi Chen *, et al. J Polym Sci, Part A: Polym Chem 2008, 46(3), 1124-1135.

46. Gene transfection of hyperbranched PEI grafted by hydrophobic amino acid segment PBLG, Tian HY, Xiong W, Wei JZ, XS Chen*, et al. Biomaterials 2007, 28 (18): 2899-2907.

47. Synthesis and characterization of electroactive and biodegradable ABA block copolymer of polylactide and aniline pentamer, Lihong Huang, Jun Hu, Le Lang, Xuesi Chen*, et al. Biomaterials 2007, 28 (10): 1741-1751.

48. Polymerization of rac-lactide using schiff base aluminum catalysts: Structure, activity, and stereoselectivity, Hongzhi Du, Xuan Pang, Haiyang Yu, Xuesi Chen*, et al. Macromolecules 2007, 40 (6): 1904-1913, 20.

49. Synthesis of a novel electroactive ABA triblock copolymer and its spontaneous self-assembly in water, Lihong Huang, Jun Hu, Le Lang, Xuesi Chen*, et al. Macromolecular Rapid Communications, 2007, 28 (15): 1559-1566.

50. Micellization and Reversible pH-Sensitive Phase Transfer of the Hyperbranched Multiarm PEI–PBLG CopolymerHuayu Tian, Xuesi Chen*, Hao Lin, Chao Deng, Peibiao Zhang, Yen Wen, Xiabin Jing, Chemistry-A European Journal, 2006, 12 (16): 4305-4312.

51. Composition Dependence of the Crystallization Behavior and Morphology of the Poly(ethylene oxide)-poly( -caprolactone) Diblock Copolymer, Chaoliang He, Jingru Sun, Jia Ma, Xuesi Chen*, Xiabin Jing, Biomacromolecules 2006, 7(12); 3482-3489.

52. Five-coordinated active species in the stereoselective polymerization of rac-lactide using N,N '-(2,2-dimethyl-1,3-propylene)bis(3,5-di-tert-butyl-salicylideneimine) aluminum complexes,  Zhaohui Tang, Xuan Pang, Jingru Sun, Hongzhi Du, Xuesi Chen*, J Polym Sci, Part A: Polym Chem. 2006, 44 (16): 4932-4938