【24th.June】基于DNA組裝的智能材料與器件
日期：2016-06-24
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TOPIC：基于DNA組裝的智能材料與器件
SPEAKER：劉冬生教授，清華大學(xué)，長(zhǎng)江特聘教授，杰出青年基金獲得者
TIME：June 24 (Friday)2:00 pm
LOCATION：Room 528, Chemistry Building A (化學(xué)A樓528會(huì)議室)
INVITER：張川 特別研究員，周永豐 教授
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摘要：
?? 近年來，DNA納米技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際上多學(xué)科交叉研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域之一。利用DNA的精確互補(bǔ)配對(duì)、序列可設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，通過精巧的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)任意二維、三維靜態(tài)納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，制備具有特定功能的納米器件，構(gòu)造具有能量轉(zhuǎn)化功能的納米機(jī)器等。這些研究推動(dòng)了人們對(duì)納米尺度下能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)輸運(yùn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，也為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并調(diào)控部分生命過程奠定了基礎(chǔ)。
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?? 在本次報(bào)告中，我將總結(jié)近十年來我們?cè)贒NA納米技術(shù)領(lǐng)域的研究，包括：
DNA分子機(jī)器：? 我們?cè)O(shè)計(jì)并構(gòu)建了由pH值變化驅(qū)動(dòng)的DNA納米馬達(dá)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了其光驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)。此外，我們還對(duì)納米馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了深入研究、解析了其動(dòng)力學(xué)過程并首次實(shí)現(xiàn)了將DNA納米馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)化為可以測(cè)量的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)。通過和其他功能系統(tǒng)的結(jié)合，DNA納米馬達(dá)可以作為驅(qū)動(dòng)及控制組件實(shí)現(xiàn)功能及應(yīng)用的擴(kuò)展，例如：在平滑表面構(gòu)建納米艙，實(shí)現(xiàn)小分子的控制釋放；結(jié)合疏水基團(tuán)和表面粗糙度控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性超親水/疏水表面的構(gòu)建；將其固定于納米孔道中，利用DNA結(jié)構(gòu)的響應(yīng)性，可以構(gòu)建對(duì)質(zhì)子、鉀鈉離子具有響應(yīng)性的仿生納米孔道等等。最近，我們主要致力于利用DNA納米機(jī)器系統(tǒng)研究分子間相互作用及其協(xié)同機(jī)制。
DNA超分子水凝膠： 利用DNA的高度特異性識(shí)別、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、生物相容性以及多種響應(yīng)性，我們?cè)O(shè)計(jì)、制備了多種純DNA以及多肽－DNA復(fù)合超分子水凝膠。這些凝膠具有優(yōu)異的分子通透性、較高的力學(xué)強(qiáng)度、秒級(jí)成型、良好的觸變性以及自愈合等特點(diǎn)；還可在化學(xué)組成、交聯(lián)度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不改變的情況下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度從10Pa到7000Pa的任意調(diào)整；在此基礎(chǔ)上，我們將其應(yīng)用于活細(xì)胞的3D打印和直寫，引起了廣泛關(guān)注。
框架誘導(dǎo)自組裝：受細(xì)胞結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，我們提出了“框架誘導(dǎo)自組裝”這一普適性創(chuàng)新方法，可以在同種兩親分子，相同組裝條件下，通過框架的設(shè)計(jì)，獲得任意形狀、尺寸單分散的組裝體，并可以在溶液中實(shí)現(xiàn)給定尺寸二維疏水膜的制備。此方法不僅推動(dòng)了分子自組裝的發(fā)展，還對(duì)我們認(rèn)識(shí)細(xì)胞膜的功能提供了有力的手段。
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個(gè)人簡(jiǎn)介：
劉冬生，1993年本科畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高分子化學(xué)專業(yè)，之后在中科院化學(xué)所從事高分子化學(xué)研究，其間攻讀了在職碩士學(xué)位。1999年至2002年于香港理工大學(xué)學(xué)習(xí)，獲博士學(xué)位后赴英國(guó)劍橋大學(xué)從事博士后研究。2005年2月入選中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”，加入國(guó)家納米科學(xué)中心任研究員、博士生導(dǎo)師。2007年獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)“杰出青年基金”支持。2008年獲得“第一屆中國(guó)化學(xué)會(huì)～英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)”；2014年獲得第七屆中國(guó)化學(xué)會(huì)巴斯夫青年知識(shí)創(chuàng)新獎(jiǎng)。2009年6月獲得清華大學(xué)“百人計(jì)劃”、“基礎(chǔ)研究青年人才支持計(jì)劃”支持，加入清華大學(xué)化學(xué)系，任教授、博士生導(dǎo)師。2011年獲邀成為英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。2014年入選創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才計(jì)劃。2015年入選教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。近年來先后擔(dān)? 任了基金委面上項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，科技部重大基礎(chǔ)研究專項(xiàng)項(xiàng)目（973項(xiàng)目）首席科學(xué)家。
?? 當(dāng)前主要從事以核酸等生物大分子為基礎(chǔ)的納米結(jié)構(gòu)組裝及納米材料制備與應(yīng)用研究，針對(duì)大分子自組裝中分子間相互作用的協(xié)同與調(diào)控這一根本問題，主要以核酸大分子及其雜化體系為研究對(duì)象，建立和發(fā)展了多組分、多層次、響應(yīng)性復(fù)雜體系的可控組裝新方法，實(shí)現(xiàn)了多種基于核酸自組裝的功能納米器件和超分子材料的制備。應(yīng)邀擔(dān)任了國(guó)際知名雜志Soft Matter 和ChemBioChem 顧問編委，Biointerphase和Scientific Reports編委。
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