优秀研究生简介
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卢春华

信息来源: 暂无 发布日期: 2014-10-27 浏览次数:


卢春华  以色列耶路撒冷希伯来大学化学研究所博士后,曾获全国优秀博士学位论文提名奖,福建省优秀博士学位论文一等奖,福州大学优秀博士学位论文,卢嘉锡优秀研究生奖,宝钢优秀学生奖,以色列优秀博士后研究人员奖学金等。

 

 

学习工作简历

201110月至今  以色列耶路撒冷希伯来大学化学系Itamar Willner院士(欧洲、德国、以色列科学院)课题组博士后

20059-20117福州大学化学化工学院分析化学杨黄浩教授课题组,获得理学博士学位

20067-20085青岛国家海洋局第一海洋研究所交流学习

20019-20057福州大学化学化工学院化学基地班,获得学士学位

 

主要研究领域及学术成果(截止2014年10月):

DNA超分子纳米结构和纳米机器,环境刺激响应功能化DNA水凝胶,功能化核酸类酶和蛋白酶的均相恒温信号扩增平台,以及功能化纳米材料制备和生物传感应用研究方面,进行了较为系统的研究,积累了丰富的经验,取得了一系列突破性进展和原创性成果。这些进展和成果包括:(1)率先实现超分子DNA连环(Catenane)纳米结构的制备,(2)首次建立基于石墨烯的光学生物传感方法并证明石墨烯作为核酸药物载体的可能性,(3)创新性地实现核酸类连接酶和切割酶的结合并构建新型检测平台,(4)首次结合pH化学振荡反应与DNA纳米机器构建具有自动开关功能的DNA纳米机器,(5)率先制备可控催化性以及环境刺激双功能化DNA水凝胶等。

近年来在相关领域发表了多篇相关论文,研究工作受到国际同行认可。已在相关领域累计发表SCI论文33篇(23篇第一作者),累计影响因子大于340(影响因子大于1015篇,5-917篇),第一作者(含共同第一作者)的文章包括Chem. Rev.; Acc. Chem. Res.; Angew. Chem. Int. Ed. (4); J. Am. Chem. Soc.; Nano lett. (4); ACS Nano; NPG Asia Mater.; Chem. Sci.; Anal. Chem. (3); Chem. Commun. (2).; Chem.-Eur. J; J. Mater. Chem. (2); Biosens. Bioelectron.等。发表研究论文总共被引用1680余次,其中他引1633次。其中第一作者发表论文“Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 4785-4787”2011年被Thomson ReutersScience Watch(科学观察)评为“The Top Ten lists in Chemistry feature papers”2013年被列为Wiley杂志社化学类期刊(2009-2012)的中国作者优秀论文第一位,2014年被中国科学院科学前沿分析中心列为中国化学领域热点论文(2009-2013第五位。该论文目前已被引用740余次。研究工作还多次被Nature ChinaNPG Asia MaterialsACS Chemical& Engineering News等刊物和网站作为亮点介绍。

以下从DNA超分子纳米结构和纳米机器,功能化纳米材料和生物传感等方面介绍主要研究成果:

1. DNA超分子纳米结构和纳米机器的构建及研究

利用DNA环之间的相互锁套作用,制备了DNA连环(Catenane,两个和五个环)纳米结构。通过设计,在两环DNA连环结构中,外界刺激物能够触发控制DNA环之间相对位置的转动,并且能够控制转动方向。外界刺激物包括DNA(链置换反应)pHi-motif的形成)和汞离子(T-Hg2+-T的形成)。相关的研究成果发表在Nano Lett. 2013, 13, 2303–2308 Chem. Commun. 2014, 50, 4717-4720。在五环DNA连环中,通过加入DNA刺激触发DNA连环,可以得到四种不同组态的五环结构。其中一种五环结构称为DNA奥林匹克环,并且通过原子力显微镜(AFM)可以观察到分子水平的DNA奥林匹克环。通过在一条套有DNA环的DNA链两端接上纳米金颗粒,可以得到分子水平DNA轮烷(Rotaxane)结构。而在DNA环上接荧光基团并控制荧光基团与纳米金之间的距离,可以研究荧光基团和纳米金之间的等离子体效应。在DNA连环和轮烷上接上不同粒径的纳米金,可以程序组织切换纳米金结构。相关的研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7499–7503Nano Lett. 2013, 13, 6275–6280等。

1. 原子力显微镜(AFM)观察到的分子水平DNA奥林匹克环(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7499–7503)

2. 首次构建基于石墨烯的光学生物传感新方法

利用新型碳纳米材料石墨烯对单链DNA的独特吸附能力和对荧光探针的电子转移猝灭性能,在国际上首次结合氧化石墨烯和生物分子,建立了快速、高灵敏、高选择性检测DNA和蛋白质的的新方法。该研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4785-4787,目前已被引用740余次。NPG Asia Materials 为这一研究成果作了题为“Graphene oxide: Sensing biomolecules”的亮点介绍,指出作者所建立的氧化石墨烯传感器有望实现重大疾病的低成本、快速、灵敏和特异的检测。

2.基于氧化石墨烯构建的新型光学生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4785-4787)

在进一步的研究工作中,作者首次证明了氧化石墨烯可提高吸附核酸探针的稳定性,并可高效转染核酸探针进入癌细胞。利用氧化石墨烯纳米生物探针,成功实现了癌细胞中癌症相关mRNA的检测。该研究成果发表在Chem. Comm. 2010, 46, 3116-3118Nature China为这一研究成果作了题为“Nanotechnology: thin protection”的亮点介绍,指出作者建立的氧化石墨烯纳米生物探针,有望在基因诊断和基因治疗方面发挥重要作用。美国化学会化学化工新闻周刊(ACS Chem. & Eng. News)也为这一研究成果作了题为“graphene: Ferries DNA”的亮点介绍

申请人还将氧化石墨烯生物传感方法用于癌症标志物蛋白水解酶和HIV相关蛋白的检测,研究成果发表在Anal. Chem. 2011, 83, 7276-7282.上,并成为Anal. Chem.当月阅读次数最多的论文。美国化学会化学化工新闻周刊也为这一研究成果作了题为“Cheap, Simple Test Spots Protein-Protein Interactions”的亮点介绍

除了石墨烯外,申请人还建立了多种基于纳米材料的生物传感新方法。如利用纳米金在半胱氨酸中能够发生聚集而在胱氨酸中能够稳定存在的现象,通过加入铜离子来调节半胱氨酸被催化氧化形成胱氨酸的程度进而影响纳米金的聚集程度,申请人建立了一种快速、高灵敏、高选择性检测铜离子的比色传感器。在进一步工作中,通过结合铜离子传感器和生物免疫测定,构建了一种新型检测癌症相关蛋白标志物甲胎蛋白的比色型免疫传感器。该传感器设计简单,并比传统ELISA灵敏度更高。研究成果发表在NPG Asia Mater. 2012, 4, e10; doi:10.1038/am.2012.18

3. 基于功能化核酸类酶和蛋白酶构建的新型生物检测平台

创新性结合核酸类连接酶和切割酶的功能,实现恒温自催化自复制新型检测平台的建立。目标DNA能够诱导核酸类连接酶亚基重组形成活性连接酶结构。该激活的核酸类连接酶能够连接两条DNA底物生成单链DNA产物。该单链DNA产物能够诱导激活另一个核酸类切割酶的形成,并且通过链杂交置换反应解决了核酸类连接酶的自我抑制作用。通过自催化自复制的反应,该平台能够实现对目标DNA皮摩尔级的检测。研究成果发表在J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10651-10658,并且在“Spotlight on Recent JACS Publications”中做了亮点介绍

通过设计特定的内切酶位点和核酸适体亚基相结合,实现了对靶分子(ATP、可卡因、加压素等)高灵敏、高选择性检测。利用氧化石墨烯对DNA核酸适体的保护功能以及结合脱氧核糖核酸酶(DNase I),发展了一种信号扩增型的核酸适体传感体系,其灵敏度比传统的核酸适体传感器体系提高了100倍。利用氧化石墨烯对单链和双链DNA的吸附能力不同以及结合YDNA,实现了对三个内切酶的多重检测。相关的研究成果发表在Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 50, 8454-8457Chem. Sci. 2012, 3, 2616-2622J. Mater. Chem. 2011, 21, 10915-10919等。

3.基于氧化石墨烯构建的新型信号放大扩增生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 50, 8454-8457)

4. 构建可控催化性和环境刺激双功能化DNA水凝胶

丙烯酰胺基(Acrydite)修饰的DNA在引发剂的催化下能够聚合形成含有多条DNA支链的聚丙烯酰胺链。申请人将G-四链体核酸类酶(G-quadruplex DNAzyme)亚基设计到DNA支链中,在外界钾离子的刺激作用下,DNA支链之间相互作用形成G-四链体,从而使聚丙烯酰胺链相互交联,形成DNA水凝胶。而通过加入冠醚络合钾离子,能够使得G-四链体分解,从而使DNA水凝胶返回溶液状态。由于G-quadruplex/Hemin复合物具有模拟辣根过氧化物酶(HRP)的活性,所以可以制备具有催化活性的DNA水凝胶。研究成果发表在Nano Lett. 2013, 13, 1298-1302。以热敏性材料N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为聚合单体,结合功能化丙烯酰胺基修饰的DNA,申请人首次制备了对温度和外界环境刺激双重敏感的双功能化DNA水凝胶。通过控制环境的pH值(酸性)或者银离子(Ag+)的浓度,功能化DNA支链之间相互交联,形成DNA水凝胶。通过控制环境温度,DNA水凝胶可以实现从胶状体到固体状态之间的转换。研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10134-10138, 并被选作VIP文章

      

4. 制备可控催化性DNA水凝胶(Nano Lett. 2013, 13, 1298-1302)

 

5. 对温度和外界环境刺激双重敏感的双功能化DNA水凝胶(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10134-10138)

 

5. 构建具有自动开关功能的DNA纳米机器

富含胞嘧啶(Cytosine, C)的寡脱氧核苷酸可以在pH小于6.5的酸性条件下形成一种稳定C-四链体(I-motif)结构。pH化学振荡反应可以通过化合物之间的氧化还原反应将反应溶液的pH值控制在酸碱之间变化。申请人通过结合pH化学振荡反应和酸碱触发的DNA纳米机器,构建了一种全封闭式的具有自动开关切换DNA纳米结构的新型DNA纳米机器。研究成果发表在Nano Lett. 2013, 13, 4920-4924

   

6. pH化学振荡响应的DNA纳米机器(Nano Lett. 2013, 13, 4920-4924)

近照:

地中海畔

 

操作Magellan XHR扫描电镜

部分发表论文清单:

1.    Weiwei Guo†, Chun-Hua Lu†, Xiu-Juan Qi, Ron Orbach, Michael Fadeev, Huang-Hao Yang, and Itamar Willner*. Switchable Bifunctional Stimuli-Triggered Poly-N-Isopropylacrylamide/DNA Hydrogels. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10134-10138. († Equal contributors) IF=11.336

2.    Chun-Hua Lu, Xiu-Juan Qi, Alessandro Cecconello, Dr. Stefan-Sven Jester, Michael Famulok, and Itamar Willner*. Switchable Reconfiguration of an Interlocked DNA Olympiadane Nanostructure. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7499–7503.IF=11.336

3.    Xiu-Juan Qi†, Chun-Hua Lu†, Alessandro Cecconello, Huang-Hao Yang, and Itamar Willner*. A two-ring interlocked DNA catenane rotor undergoing switchable transitions across three states. Chem. Commum., 2014, 50, 4717-4720. († Equal contributors) IF=6.718

4.    Xiaoqing Liu†, Chun-Hua Lu† and Itamar Willner*. Switchable Reconfiguration of Nucleic Acid Nanostructures by Stimuli-Responsive DNA Machines. Acc. Chem. Res., 2014, 47, 1673–1680 († Equal contributors) IF=24.348

5.    Fuan Wang†, Chun-Hua Lu†, and Itamar Willner*. From Cascaded Catalytic Nucleic Acids to Enzyme−DNA Nanostructures: Controlling Reactivity, Sensing, Logic Operations, and Assembly of Complex Structures.Chem. Rev. 2014, 114, 2881–2941 († Equal contributors) IF=45.661

6.    Fuan Wang†, Chun-Hua Lu†, Xiaoqing Liu, Lina Freage, and Itamar Willner*. Amplified and Multiplexed Detection of DNA Using the Dendritic Rolling Circle Amplified Synthesis of DNAzyme Reporter Units. Anal. Chem. 2014, 86, 1614–1621. († Equal contributors) IF=5.825

7.    Alessandro Cecconello†, Chun-Hua Lu†, Johann Elbaz, and Itamar Willner*. Au Nanoparticle/DNA Rotaxane Hybrid Nanostructures Exhibiting Switchable Fluorescence Properties. Nano Lett. 2013, 13, 6275–6280. († Equal contributors) IF=12.94

8.    Chun-Hua Lu, Bilha Willner, and Itamar Willner*. DNA Nanotechnology: From Sensing and DNA Machines to Drug-Delivery Systems. ACS Nano 2013, 7, 8320–8332. IF=12.033

9.    Xiu-Juan Qi†, Chun-Hua Lu†, Xiaoqing Liu, Simcha Shimron, Huang-Hao Yang, and Itamar Willner*. Autonomous Control of Interfacial Electron Transfer and the Activation of DNA Machines by an Oscillatory pH System. Nano Lett. 2013, 13, 4920–4924. († Equal contributors) IF=12.94

10.  Chun-Hua Lu, Alessandro Cecconello, Johann Elbaz, Alberto Credi, and Itamar Willner*. A Three-Station DNA Catenane Rotary Motor with Controlled Directionality. Nano Lett. 2013, 13, 2303–2308. IF=12.94

11.  Chun-Hua Lu, Xiu-Juan Qi, Ron Orbach, Huang-Hao Yang, Iris Mironi-Harpaz, Dror Seliktar, and Itamar Willner*. Switchable Catalytic Acrylamide Hydrogels Cross-Linked by Hemin/G-Quadruplexes.Nano Lett. 2013, 13, 1298−1302.IF=12.94

12.  Chun-Hua Lu, Fuan Wang, and Itamar Willner*. Zn2+-Ligation DNAzyme-Driven Enzymatic and Nonenzymatic Cascades for the Amplified Detection of DNA. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10651–10658. Highlighted in “Spotlight on Recent JACS Publications”. IF=11.444

13.  Chun-Hua Lu, Fuan Wang, and Itamar Willner*. Amplified Optical Aptasensors through the Endonuclease-stimulated Regeneration of the Analyte. Chem. Sci. 2012, 3, 2616–2622. IF=8.601

14. Chun-Hua Lu, Yi-Wei Wang, Shu-Lan Ye, Guo-Nan Chen, and Huang-Hao Yang*. Ultrasensitive Detection of Cu2+ with the Naked Eye and Application in Immunoassays, NPG Asia Materials 2012, 4, e10; doi:10.1038/am.2012.18. IF=9.092

15.  Chun-Hua Lu, Yan Zhang, Shui-Fen Tang, Zhi-Bin Fang, Huang-Hao Yang*, Xi Chen*, and Guo-Nan Chen. Sensing HIV Related Protein using Epitope Imprinted Hydrophilic Polymer Coated Quartz Crystal Microbalance. Biosens. Bioelectron. 2012,31, 439-444. IF=6.451

16.  Chun-Hua Lu, Juan Li, Xiu-Juan Qi, Xiao-Rong Song, Huang-Hao Yang*. Xi Chen*, and Guo-Nan Chen, Multiplex Detection of Nucleases by Graphene-based Platform. J. Mater. Chem. 2011, 21, 10915-10919. IF=6.626

17.  Chun-Hua Lu, Juan Li, Xiao-Long Zhang, Ai-Xian Zheng, Huang-Hao Yang*, Xi Chen, and Guo-Nan Chen. A General Approach for Monitoring Peptide-Protein Interactions Based on Graphene-Peptide Complex. Anal. Chem. 2011, 83, 7276-7282. Highlight by ACS Chemical & Engineering News. IF=5.825

18.  Chun-Hua Lu, Juan-Li, Mei-Hua Lin, Yi-Wei Wang, Huang-Hao Yang*, Xi Chen, and Guo-Nan Chen. Amplified Aptamer based Assay through Catalytic Recycling of the Analyte. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8454 –8457. IF=11.336

19.  Chun-Hua Lu, Juan Li, Jing-Jing Liu, Huang-Hao Yang,* Xi Chen,* and Guo-Nan Chen. Increasing the Sensitivity and Single-Base Mismatch Selectivity of the Molecular Beacon Using Graphene Oxide as the “Nanoquencher”. Chem. -Eur. J. 2010, 16, 4889-4894. IF=5.696

20.  Chun-Hua Lu, Chun-Ling Zhu, Juan Li, Jing-Jing Liu, Xi Chen*, and Huang-Hao Yang*. Using Graphene to Protect DNA from Cleavage during Cellular Delivery. Chem. Commun. 2010, 46, 3116-3118. Highlight by Nature CHINA and ACSChemical & Engineering News. IF=6.718

21.  Chun-Hua Lu, Huang-Hao Yang,* Chun-Ling Zhu, Xi Chen, and Guo-Nan Chen. A Graphene Platform for Sensing Biomolecules. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4785-4787. Highlight by NPG Asia Materials. IF=11.336

22.  Chun-Hua Lu, Yun Wang, Yong Li, Huang-Hao Yang*, Xi Chen, and Xiao-Ru, Wang. Bifunctional superparamagnetic surface molecularly imprinted polymer core-shell nanoparticles. J. Mater. Chem. 2009, 19, 1077–1079. IF=6.626

23.  Chun-Hua Lu, Wen-Hui Zhou, Bing Han, Huang-Hao Yang*, Xi Chen, and Xiao-Ru Wang*. Surface-Imprinted Core-Shell Nanoparticles for Sorbent Assays. Anal. Chem. 2007, 79, 5457-5461. IF=5.825