中国科学院率先行动百人计划.DOC

1、1中国科学院率先行动“百人计划”青年俊才（C 类）择优支持申请表申请人姓名 杜衍 聘用单位 长春应用化学研究所 从事专业 分析化学 研究领域 生命分析化学 从事科研领域分类 基础研究类 申报所属学科组 化学组 到岗工作时间 2017 年 01 月联系电话 17390064099 联系地址 长春市人民大街 5625 号 电子邮件 中国科学院人事局2018 年制2填表说明一、 请申请人如实填写表中内容。二、 所在单位需在封皮聘用单位处加盖单位公章。三、 “从事科研领域分类”分为“基础研究类、应用研究和技术开发类” ，请申请人根据科研工作开展情况选择填报，具体评审过程将根据各类工作的评价重点进行评

2、议。 （1.基础研究类人才突出原创导向，以同行学术评价为主；2.应用研究和技术开发人才突出需求导向，由用户、市场和专家等相关第三方评价）四、 “申报所属学科组”分为“数力天文组、物理组、化学组、化工能源组、信息科学与技术组、工程与技术组、生命科学与技术、医药与技术装备、地球科学组、生态环境组、军民融合组”，请申请人自主选择填报，具体评审过程中可能根据需要进行调整。五、 申报材料不得包含涉密内容，请各单位严格把关。31.基本信息姓名 杜衍 性别 女出生年月 198407 专业技术职务 研究员专业方向 分析化学从事专业关键词 1.纳米生物传感 2.生物分子识别 3.功能化核酸 4.便携式诊断C 类

3、岗位名称 课题组长，研究员学习经历（从大学开始，按照时间顺序填写，每一段经历均应有明确的起始和终止日期，具体到月份）时间 国家 院校 专业 学位2002.09-2006.07 中国 兰州大学化学化工学院 化学专业 学士2006.09-2012.02 中国 中国科学院应用化学研究所 分析化学 博士工作经历（请按照时间顺序填写截至申请前的工作经历。每一段经历均应有明确的起始和终止日期，具体到月份。兼职经历请注明。博士后经历填写在工作经历栏中）4时间 国家 单位 职务2012.03-2013.03 新加坡 南洋理工大学 博士后2013.04-2016.04 美国 德州大学奥斯汀分校 博士后2016.

4、05-2016.12 中国 中国科学院长春应用化学研究所 项目聘用2017.01-至今 中国 中国科学院长春应用化学研究所 研究员如内容较多，本栏目填不下时，可另纸接续（以下各栏目均如此） 。2.主要专长、学术成果及创新成果简介（简要概括，不超过 500 字）5主要从事基于生物大分子的分子识别，以及智能信号放大和传输系统在分析化学和便携化分析领域的应用研究, 在纳米生物标记及生物分子间相互作用等方面具有十年以上科研经历，致力于解决“便携式分子诊断新方法的研发和应用”这一生命健康问题的紧迫需求。将核酸分子线路作为信号放大和传导元件，引入到以“环介导等温扩增”为代表的核酸等温扩增体系中，使其能够满

5、足严苛的分析鉴定需求，提供灵敏、特异、智能或普适等技术指标；利用蛋白质工程技术创新性设计高效具有信号传导功能的蛋白质，首次将其作为信号探针，实现商品化血糖仪及验孕试纸对多种病原体基因（如传染病和癌症）的精准、实时、逻辑或多元诊断；创新性设计“改良”型 DNA/适配体传感器，提高传感普适性和可靠性。在 Accounts of Chemical Research、Angewandte Chemie International Edition、Journal of American Chemistry Society、Biomaterials 和 Analytical Chemistry 等国际学术

6、期刊发表 SCI 论文 38 篇，引用次数 1993 次，H 因子25。发表第一/共一作者 SCI 论文 19 篇，通讯作者 3 篇，其中 IF5 18 篇，平均IF 6.9，他引 1129 次，单篇最高他引 145 次。另发表国际专著 1 章，申请专利 1项。曾获中国科学院 BHPB 奖学金。 “便携式分子诊断”相关项目分获 2015 和2017“中科创客”创业创新大赛决赛银奖和金奖，并入选江苏省泰州经济开发区滨江工业园区离岸孵化器。3.到岗以来开展的工作情况（包括研究方向与内容、实验室建设、团队建设等情况）6一到位后已开展工作的主要研究内容与方向到位后开展的工作主要集中在便携式分子诊断新方

7、法和改良型生物传感新材料、新方法、新原理的研发及应用上，主要研究内容包括：1基于商品化验孕试纸的多种生物标志物快速、可视化、超灵敏、特异性检测:商品化便携式 POCT（point-of-care test）装置用于生物传感和分子诊断，可以有效解决目前限制科学研究成果转化为产业化 POCT 体外诊断仪器的多项挑战，例如：仪器研发成本高、周期长、可靠性低等。我们通过蛋白质改性以及融合技术，成功攻克了核酸与商品化验孕试纸待测物绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin，hCG）偶联的技术难题，实现了 hCG 蛋白与 DNA 的1：1 单价态偶联，并通过核酸分子工程技术

8、及生物传感技术将传统的生物检测信号（如，荧光信号等）转化为 hCG 蛋白的信号，实现已商品化的验孕试纸普适性检测其他生物标志物（如，病原体基因、蛋白及小分子等）的目的。（1）我们首次提出基于现有商品化便携 POCT 装置的分子诊断新方法来检测核酸等温扩增产物的创新性设想，目的是通过这些极具小型化和阵列化前景的表征方法来加速分子诊断的 POCT 进程。我们利用前期工作中所开发的精确核酸序列识别技术立足点（Toehold）辅助的 DNA 一步链置换反应（one-step strand displacement，OSD） ，并结合成熟的环介导等温放大技术（loop-mediated isotherm

9、al amplification， LAMP）核酸放大方法，从原理上消除基因诊断中的假阳性误诊。借助 hCG-DNA 缀合物探针，首次利用验孕试纸对基因待测物实施“是- 与 -否”或半定量 POCT 比色分析，可靠的检测到人类血清和唾液中至少 20个埃博拉病毒 DNA 分子，并且可以用来区分来自野生型（wild-type ）序列的常见皮肤癌黑素瘤相关单碱基错配（SNP）等位基因BRAF V600E。与传统LAMP 诊断技术相比，该技术抗干扰能力强，信号输出可以更加多元，更易实现病原体的准确灵敏检测。此工作被 2017 年Angewandte Chemie International Editi

10、on直接接受并被选为 Hot Paper；并且该研究成果在申美国发明专利一项。截至目前，该篇工作他引 16 次，引文中包括Science2 篇、 Angewandte Chemie International Edition2 篇、 Small methods1 篇、 Small1 篇、 ACS Applied Materials & Interfaces1 篇、 Analytical Chemistry2 篇、 Chemical Communications1 篇、 Nanoscale 1 篇、 Lab on a Chip1 篇、 Trends in Cancer1 篇。另外，此部分相关工作

11、正在撰写Chemistry A - European 7Journal约稿 Concept 综述一篇。（2）核酸适配体（aptamer）是体外筛选出的可以结合靶向分子的功能化寡聚核酸分子，其具有体外合成、容易修饰和改性、廉价等优势，因此近年来在新型生物传感等领域获得广泛关注。我们将 hCG-DNA 缀合物探针引入到基于磁性纳米粒子富集分离作用的比色适配体生物传感器中，首次实现了基于验孕试纸的功能化核酸传感分析。在不加任何信号放大元素的情况下，验孕试纸作为信号输出端，对两种生物标志物，ATP 和 thrombin 的检测限分别为 1.6 M 和 1.4 nM。此外，我们对所获得的 hCG-DNA

12、 缀合物探针进行了普适性考察，利用该探针设计的 DNA 传感器对市场上两种内部抗体不同的验孕试纸的信号响应一致，并且展现了很好的重现性。此工作数据整理及文章撰写已经完毕，马上进入投稿阶段。此外，与功能化核酸生物传感器相关的工作被邀请在 2017 年Analytical Chemistry上发表文章介绍。2针对急性胃肠炎病毒（诺如病毒）的超灵敏、超特异分子诊断新方法研究：胃肠炎（胃肠流感）是全世界最常见的感染性疾病综合征之一。其中诺如病毒很低病毒载量即可引发任何年龄段人群感染，其中免疫力低的老人、儿童易发展成重症，甚至死亡。因此，研发针对诺如病毒基因的灵敏、特异、便捷、快速的分子诊断新方法，为常

13、规诊断方法提供简便、快速的取代技术，具有基础研究价值的同时更具社会意义和产业化前景。基于以上考虑，我们首次将 LAMP 与具有信号放大效应的一种代表性核酸分子线路（HCR ）检测联用，实现了流式微球分析仪和商品化血糖仪对诺如病毒的超普适、超灵敏、超特异检测。该工作的创新点是：诺如病毒基因的 LAMP 反应产物，引发磁性纳米粒子表面的 HCR反应后，通过磁球的富集和分离功效，可有效降低实际粪便样品对荧光信号的淬灭作用，增强信噪比；重要的是，HCR 放大反应可对信号产生较 OSD 反应 3 倍以上的增强效果。为使此诊断方法更具备便携式诊断的特性，我们通过蛋白质改性技术，开发了耐热性的蔗糖酶探针，利

14、用蔗糖酶-DNA 探针，可以成功实现商品化血糖仪对诺如病毒的超灵敏、超特异检测，检测限为 30 个诺如病毒 DNA分子。此部分工作数据整理已经完毕，已进入文章撰写阶段。3基于分子密码锁的多功能逻辑电化学传感器用于灵敏、特异检测 Ag+和半胱氨酸: 分子密码锁作为智能生物传感器的一个新分类，不仅仅是实现分子识别和定量分析，而是具有潜在保护数据安全的分子处理器。我们利用电化学计时电量法构筑了多功能免标记逻辑电化学传感器。可在一个传感界面上实现多功能检测Ag+和半胱氨酸，检测限分别为 17.3 nM 和 28.1 nM。这一多功能传感是基于体系中所存在的核酸、金属离子和其配体三者之间相互作用的平衡而

15、实现的。更重8要的是，该体系具备可重置的分子密码锁功能，只有输入正确的三位数密码，锁才能被打开。并且正确或错误的输入顺序都可以很容易地通过相应的处理而得到密码重置。我们的体系可有效实现分子安全系统，可以抑制未经授权的非法访问用户，很大的希望实现在分子水平的信息保护功能。此部分工作已发表在 2018年ACS Sensors杂志上。4聚乙烯醇（PVA）气凝胶的合成及其在污水处理和生物传感中的应用: （1）应对汞污染的吸附材料，其成本控制、吸附性能的提升、以及材料本身生物相容性的好坏，是该领域亟待解决的问题。我们利用廉价易得的聚乙烯醇（PVA ）自交联气凝胶为基底，在其表面均匀修饰二硫化钼纳米花结构

16、，可以同时对无机汞离子（Hg 2+）和有机汞化合物(MeHg +）进行有效吸附。由于气凝胶合成过程无需其他有毒的交联剂，因此该材料生物相容性良好。此外，二硫化钼具有优良的除汞性能，使得该杂化材料对汞离子的分配系数数量级可接近 108，对有机汞化合物的除去效率高达 90%以上。同时，对水生物如鱼类，无毒无害，不影响其正常生存。表明其在实际汞污水处理中具备潜在的应用价值。此部分工作已发表在 2018 年Journal of Colloid and Interface Science 杂志上。（2）我们在前述工作 PVA 自交联气凝胶的合成基础上，引入马来酸作为表面成分调控剂，来调控气凝胶的合成机理

17、，一步法实现双亲气凝胶的制备。通过对产物的红外光谱定量分析和反应动力学方程解析，证实了马来酸使得原本疏水的气凝胶材料表面具备大量亲水基团羧基。接触角实验表明，水滴和有机溶剂的液滴均在接触胶体的瞬间（0.1 s）即被吸收，这主要来源于酯化反应产生的酯基和气凝胶表面富余的羧基。基于此，我们首次考察了此双亲聚合物气凝胶的纳米酶性质，证明其具有优良的过氧化物酶（POD ）性质，并可用于血清中葡萄糖的传感分析。体系中存在的羧基和酯基为催化双氧水分解的结合位点和活性位点，因此对 POD 催化活性产生了很大的助推作用。通过与商品化血糖仪对葡萄糖检测的对比，我们的方法获得了与血糖仪相一致的检测结果。此外，由于

18、胶体的多孔性及较大的表面积，我们可将其作为支撑材料，通过负载 Pt/Pd 等具有优良 POD 活性的合金材料，进一步增强气凝胶杂化材料的 POD 酶性质，并可作为一种过氧化氢对抗剂用于缓解消毒时过量的过氧化氢对伤口的不利作用。该双亲气凝胶作为新一类纳米酶材料，为纳米酶设计、合成和生物传感应用方面提供了新思路和新视野。相关工作数据整理及文章撰写已经完毕，马上进入投稿阶段。5基于微波响应聚对苯二胺-水凝胶核壳结构材料的可控药物释放研究:高效的靶向药物释放对于药物科学至关重要。微波辐射，具有无创性、高热效率、可穿透身体至很深的部位等诸多优点，逐渐成为优异的体外药物释放的引发条件。然而，仍然需要开发成

19、本低廉、制备方法简单、生物相容性好的药物载9体来实现药物的可控释放。为此，我们利用聚对苯二胺和热响应性水凝胶形成的核壳结构纳米材料作为药物载体，研究了基于微波响应的药物的可控释放。该载体呈核-壳结构：聚对苯二胺为核，可吸收微波辐射将能量转化为热能，从而刺激外层包裹的载药聚 N-异丙基丙烯酰胺一种热响应的水凝胶材料，从而实现对药物的释放。该材料可在微波辐射时自行对药物进行释放，释放效率高，生物相容性良好。此部分工作已发表在 2017 年Journal of Materials Chemistry B 杂志上。由于该方法所合成的聚对苯二胺的粒径较大（约 1 m） ，使得材料无法顺利进入细胞内，在其

20、后续工作中，我们通过对反应条件的控制，可以将聚苯胺的形貌和粒径加以调整，使其保持 200 nm 甚至更小的球形结构，从而可达到受热均匀、且在细胞内进行药物释放甚至是活体抑瘤的目的，相关实验已经获得一定进展，正在稳步开展中。二实验室和团队建设作为课题组长，申请人在生物大分子分子识别、纳米生物标记、生物分子之间相互作用等领域的专长，可为团队建设提供从原理到技术层面上的全方位的理论指导和和技术支撑。实验室已经具备了开展多功能纳米材料合成、生物分子工程实验以及分子体外诊断的条件和技术，购置了多功能酶标仪（Tecan） 、超微量分光光度计（Nanodrop） 、超纯水设备、离心机、摇床、烘箱、超声设备等

21、，并已经顺利开展工作。课题组现有固定职工名，研究生 7 名(包括名联合培养生)。课题组长负责统筹和规划科研内容、执行方式、经费管理和分配、进度调控、结果整合，以及内部协调；课题组成员由年富力强和具有丰富实际工作经验的青年学者组成，为课题的顺利开展提供了可靠保证。课题组长每个月定期召开 4 次小组会议，跟踪各部分目标进展，讨论并确定下阶段工作任务。平日里严格要求课题组成员，从明确的研究目标、清晰的研究计划以及严谨的实验操作上，指导学生认知科研、努力钻研，期望每一成员能在博士毕业之时掌握一门核心技术；培养成员严谨认真、踏实努力、勇于创新的科研态度，鼓励成员之间以及其他课题组之间的相互合作、讨论、交

22、流，打造团结协作、积极向上的团队精神。三到位后已取得的主要学术成就到位后已在 Angewandte Chemie International Edition（IF：12.102） 、Analytical Chemistry（IF ： 6.042） 、ACS sensors（IF ：5.711） 、Journal of Colloid and Interface Science（IF：5.091）及 Journal of Materials Chemistry B（IF:4.776）上发表第一作者或通讯作者文章 5 篇, 其中包括以中科院长春应化所为第一单位10的第一作者或通讯作者文章 3 篇。做国际会议邀请报告 1 个。并为 Chemical Communications、Sensors & Actuators: B. Chemical、Analyst 、RSC Advances、Scientific Reports 等国际期刊独立审稿。4. 申请人代表性成果