李峻柏

　

中科院化学所研究员，博士生导师

Tel: 86-10-82614087;Fax:86-10-82612629

Email: jbli@iccas.ac.cn

主要经历：

1982年至1989年在吉林大学化学系读本科及硕士。
1992年德国美因兹大学物理化学研究所联合培养博士生。
1992年12月于吉林大学化学系获博士学位。
1993年至1996年先后在希腊国家研究与工程基地、德国马普胶体与界面研究所从事博士后研究。
1996年中国科学院原感光化学研究所研究员、博士生导师。
1999年中科院化学所研究员、博士生导师。

1997 年入选中国科学院“百人计划”； 1998年获国家人事部“优秀回国留学人员奖”； 1999年获国家自然科学基金委“国家杰出青年基金”资助； 2000年获香港求是基金会“杰出青年学者奖”； 2001年被评为“中国科学院第六届十大杰出青年”； 现担任国际学术期刊 “Colloids & Surfaces A”编辑、国际综述学术期刊“Current Opinion in Colloid & Interface Science”专题编辑，"Biointerphases" Co-editor, "Soft Matter"和 "Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology(JBNB)"期刊的顾问编委。

研究领域：

1. 仿生体系的分子组装
2. 仿生微胶囊
3. 肽的自组装与纳米结构转化
4. 功能化的纳米结构体系设计

1. 仿生体系的分子组装

       仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，是人类在揭示生物体奥秘的同时，从自然进化的规律中获得启示，为科学和技术的发展创造新的原理、思路、技术和方法。仿生体系的分子组装就是在分子水平或者说纳米尺度上，采用化学和物理的方法，将分子生物学与纳米工程相结合，模仿生物体特定的组成、结构、状态和功能，设计和构造新型的具有生物功能的体系、材料或器件。

1）层层组装技术制备仿生微胶囊

       利用层层组装技术，以生物膜的主要组成部分蛋白质和磷脂为组装单元，制备了具有良好生物兼容性的仿生微胶囊，胶囊能很好地作为药物（如布洛芬）的载体, 并能明显地延缓药物的释放。

层层组装制备磷脂/蛋白质复合微胶囊用于药物缓释
Chem. Mater., 17 (2005) 2514, Chem. Eur. J., 10 (2004) 5848

2）胶囊用作光动力治疗载体

       光动力治疗(Photodynamic Therapy)是一种肿瘤治疗的新技术，其原理是光敏药物在光照条件下产生单线态氧，从而达到杀死肿瘤细胞或降低其活性的目的。光动力治疗具有创伤小、毒性低、选择性和适用性高等诸多优点，现在已被列为手术、放疗和化疗并列的手术治疗方法之一。

       我们选择具有生物相容性和生物降解性的大分子为组装单元，制备了壳聚糖/海藻酸钠复合微胶囊。实验证明带有载有光敏药物竹红菌素的胶囊能够通过内吞作用进入到肿瘤细胞内部，而在光照的条件下能够极大的降低细胞的活性，而在没有光照的条件下具有很低的细胞毒性，具有良好的选择性，为光动力治疗肿瘤提供了一个新的载体选择。
 
        
可生物降解微胶囊用于光动力治疗
J. Mater. Chem., 17 (2007) 4018

3）生物分子马达在胶囊的组装及ATP酶的生物合成

       生物细胞生长代谢的整个过程需要能量，绝大多数情况下能量由ATP的高能键水解而获得，而ATP又是通过ATP合酶合成所得到。ATP合酶是线粒体、叶绿体和细菌中能量转化的核心酶，可以在跨膜质子动力势的推动下催化合成ATP。近年来，借助分子马达的生物活性和特殊功能开发生物纳米器件用于信息存储和能量转化，已经成为当前纳米生物技术研究领域的热点。

       我们将ATP合酶成功组装到磷脂修饰的聚合物微胶囊上，组装后的ATP酶保留了其生物催化功能，然后通过改变体系的pH值提供跨膜质子动力势，实现了ATP的生物合成。在上述工作的基础上，借助共价键作用利用层层组装技术制备了中空血红蛋白微胶囊，然后在蛋白微胶囊上组装了含ATP合酶的脂质体，从而将分子马达组装到血红蛋白微胶囊表面。利用葡萄糖氧化酶对葡萄糖氧化水解产生的质子H+，形成了跨膜质子流，为ATP合酶合成ATP提供质子动力势（质子泵）。并且合成的ATP能存储在中空蛋白胶囊内部，使胶囊成为ATP的载体。该研究工作所建立的新的活性分子仿生体系，有助于进一步研究ATP酶在生物体系中的功能以及构造新的纳米生物器件。


ATP合酶在胶囊表面组装及ATP的生物合成
Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6996-7000

           分子马达在蛋白胶囊表面的组装
            Adv. Mater. 2008, 20, 601–605

2. 肽纳米结构化材料的制备与应用研究

       生命体系中诸多基本结构单元在特定的环境下，能自发地进行自组装，形成各种各样的纳米结构。自组装是构建新型的超分子结构的一个强有力的手段，它是通过分子间的弱作用力来实现的，例如氢键作用、静电作用、疏水作用和范德华力等。包括蛋白质和肽在内的各种生物分子能够发生自组装，进而形成具有确定结构的纳米生物材料。通过观察自然界中超分子结构的自组装过程，我们可以设计和合成新型的自组装材料。目前，人们已经发现和发展了大量的肽基自组装结构基元，例如类表面活性剂型、两亲型、环型、树枝型和芳香型的肽基自组装体系，并且已经被广泛应用在了细胞三维培养、组织修复的骨架、生物工程界面和跨膜离子通道等方面，另外，这类自组装材料在药物、蛋白和基因的传输方面有很好的应用前景。

       我们在实验中发现阳离子二肽在中性条件下可以自组装成纳米管，通过改变自组装体系的浓度，纳米管能进一步转化为囊泡，利用此转变过程可将寡核苷酸（ss-DNA）通过细胞的吞噬作用携入细胞内，从而实现外缘物质的胞内输送。该研究工作为肽基生物材料在药物传输方面的应用提供了实验基础。

   

肽纳米管向囊泡的转变和寡核苷酸输送
Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2431

       研究过程中，发现在肽纳米管和囊泡之间的结构转变是一个可逆过程。通过浓缩含有囊泡的水溶液，囊泡可以再组装成为纳米管，表明二肽的浓度控制了其在水中的自组装结构。由此我们构建了一个理论模型，证实了肽基的管状结构与球形结构之间的转变。

肽纳米管和囊泡结构的可逆转变及理论模拟
Chem. Eur. J. 2008, 14, 5974-5980

3. 功能化纳米管

       1991年首次发现和提出碳纳米管以来，纳米管这种新型材料就引起了物理、化学和材料科学界的广泛关注。纳米管具有许多潜在的应用，如复合材料，彩色平板显示器，传感器，及氢气和离子电池等领域。在很长时间内，碳是制造纳米管的唯一原料，而纳米管也经常被等同于碳纳米管。随着研究的不断深入，科学家们利用不同材质和方法制备出各种各样的纳米管，如单组分聚合物纳米管、无机材料纳米管、金属纳米管等。同时人们也认识到，只有管壁的化学和物理性质能在较大的范围内调节，纳米管才能在真正意义上得以应用。

       我们将制备纳米管的主要方法自组装和模板法结合起来，发展了新的压力膜模板法（Pressure-filter-template Method），成功地使用层层组装技术，在阳极氧化铝模板内构筑了聚电解质聚烯丙氯化铵/聚苯乙烯磺酸钠 (PAH/PSS) 聚电解质纳米管。并发现该纳米管具有良好的柔韧性。基于聚电解质类化合物优异的柔韧性能，聚电解质复合纳米管的成功制备，将使其在具有强力学性质的光电器件设计方面有重要的应用前景，并为聚合物复合纳米材料的制备提供了新思路。



高柔韧性聚电解质纳米管的制备
J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 11140

       我们继而将层层组装的对象从利用静电吸引带相反电荷的聚电解质扩展到利用氢键、共价键、配位键等相互作用的其它材料，制备了高分子与酶、蛋白质、生物大分子等的复合纳米管。如生物相容性和可生物降解的壳聚糖/海藻酸复合纳米管。这种纳米管可以很容易的被肿瘤细胞所吞噬，并表现出较低的细胞毒性。这些性质都使这种纳米管作为药物/基因载体具有重要的应用价值。



生物兼容且生物可降解壳聚糖/海藻酸钠纳米管
Biomaterials 2007,28,3083-3090

4. 酶对界面膜识别与催化水解反应

       生物分子的有序排列与自组装构成了生物膜的基本结构单元，在生物细胞内被磷脂酶降解或过氧化反应所造成的膜结构损伤需要进行及时修复与更新，从而完成细胞膜的代谢。在这个循环中生物组份的催化降解起到关键性的作用，通过这种方式排除了许多毒性极大的不饱和脂肪酸分子，保护生物膜的完整性，使生命力不受到损伤。

       我们将布儒斯特角显微镜（BAM）和膜天平相结合，借助气／液界面上磷脂单分子膜的有序组装，国际上首次实现了直接跟踪观察膜的不同相态对酶活性的影响，记录酶对膜定向识别与催化水解的形态学及动力学变化的全过程，并在分子水平上确定酶的界面识别与水解反应对有序组装的分子膜结构的影响。

原位观察磷脂酶在界面上催化水解磷脂
Angew. Chem. Int. Ed. 39 (2000) 3059, J. Phys. Chem. B, 108 (2004)473

近期代表性论著

  • Junbai Li, Qiang He, Xuehai Yan, Assembly of Biomimetic Systems, Wiley-VCH, 2011, Germany. [View]

  • Xuehai Yan, Pengli Zhu, Junbai Li, "Self-assembly of diphenylalanine nanostructure and their application", Chem. Soc. Rev., (Cover) 39 (2010) 1877-1890. [View]

  • Xuehai Yan, Pengli Zhu, Jinbo Fei, and Junbai Li, "Self-Assembly of Peptide-Inorganic Hybrid Spheres for Adaptive Encapsulation of Guests", Adv. Mater., 22 (2010) 1283-1287. [View]

  • Jinbo Fei, Yue Cui, Xuehai Yan, Yang Yang, Kewei Wang and Junbai Li, "Controlled Fabrication of Polyaniline Spherical and Cubic Shells with Hierarchical Nanostructures", ACS Nano, 3 (2009) 3714-3718. [View]

  • Qiang He, Yue Cui, Junbai Li, "Molecular assembly and application of biomimetic microcapsules", Chem. Soc. Rev., 38（2009）2292-2303.[View].

  • Wei Qi, Li Duan, Xuehai Yan, Kewei Wang, Jinbo Fei, Yue Cui, and Junbai Li, "Triggered Release of Insulin from Glucose-sensitive Enzyme Multilayer Shells", Biomaterials, 30 (2009) 2799-2806.[View]

  • Qiang He, Li Duan, Wei Qi, Kewei Wang, Yue Cui, Xuehai Yan, Junbai Li,"Microcapsules Containing a Biomolecular Motor for ATP Biosynthesis", Adv. Mater., 20(2008) 2933–2937.[View]

  • Wei Qi, Li Duan, Kewei Wang, Xuehai Yan, Yue Cui, Qiang He, Junbai Li*, "Motor Protein CF0F1 Reconstituted in Lipid-Coated Hemoglobin Microcapsules for ATP Synthesis", Adv. Mater., 20 (2008) 601-605.[View]

  • Jinbo Fei, Yue Cui, Xuehai Yan, Wei Qi, Yang Yang, Kewei Wang, Junbai Li, " Controlled Preparation of MnO2 Hierarchical Hollow Nanostructures and Their Application in Water Treatment",
    Adv. Mater., 20 (2008) 452–456.[View]

  • Xuehai Yan, Yue Cui, Wei Qi, Ying Su, Yang Yang, Qiang He, Junbai Li, "Self-assembly of Peptide-based Colloids containing Lipophilic Nanocrystals", Small, 4 (2008) 1687–1693.[View]

  • Yang Yang, Qiang He, Li Duan, Yue Cui, Junbai Li, "Assembled Alginate/Chitosan Nanotubes for Biological Application", Biomaterials, 28 (2007) 3083-3090. [View]

  • Xuehai Yan, Yue Cui, Qiang He, Kewei Wang, Junbai Li,* Weihua Mu, Bolin Wang, Zhong-can Ou-yang, "Reversible Transitions between Peptide Nanotubes and Vesicle-Like Structures Including Theoretical Modeling Studies", Chem. Eur. J., 14 (2008) 5974–5980.[View]

  • Xuehai Yan, Qiang He, Kewei Wang, Li Duan, Junbai Li, "Transition of Cationic Dipeptide Nanotubes into Vesicles and Oligonucleotide Delivery", Angew. Chem. Int. Ed., 46 (2007) 2431-2434. [View]

  • Dongxiang Li, Qiang He, Yue Cui, Kewei Wang, Xiaoming Zhang, Junbai Li, "Thermosensitive Copolymer Networks Modified Gold Nanoparticles for Nanocomposite Entrapment", Chem. Eur. J., 13 (2007) 2224-2229.[View]

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  • Junbai Li, Yi Zhang, Linglong Yan, “Multilayer Formation on a Curved Drop Surface”, Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 891-894. [View]

  • Junbai Li, Zhijian Chen, Xiaoli Wang, Gerald Brezesinski, Helmuth Möehwald, “Dynamic Observation of the Hydrolysis of a DPPC Monolayer at the Air/Water Interface Catalyzed by Phospholipase A2”, Angew. Chem. Int. Ed. 39 (2000) 3059-3062.[View]

课题组成员：

崔光晨 副研究员
崔   岳 副研究员　

博士生：
王安河、朱朋莉、苏颖、杜明春、高靓、赵洁、贾怡、崔巍、李红、杜翠玲、冯熙云

博士后：
武美霞、费进波

国际交流与合作：

        本实验室2000年由中科院与马普学会批准为“马普伙伴小组”，建立了长期、稳定的国际合作关系。实验室与德国海德堡大学化学系合作执行德国DAAD的PPP研究项目。与日本理化研究所（RIKEN）有着良好的国际合作关系。