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TOPIC：基于DNA组装的智能材料与器件
SPEAKER：刘冬生教授，清华大学，长江特聘教授，杰出青年基金获得者
TIME：June 24 (Friday)2:00 pm
LOCATION：Room 528, Chemistry Building A (化学A楼528会议室)
INVITER：张川 特别研究员，周永丰 教授
 

摘要：

   近年来，DNA纳米技术已经成为当前国际上多学科交叉研究的前沿热点领域之一。利用DNA的精确互补配对、序列可设计等特点，通过精巧的设计，可以实现任意二维、三维静态纳米结构的构筑，制备具有特定功能的纳米器件，构造具有能量转化功能的纳米机器等。这些研究推动了人们对纳米尺度下能量转换、物质输运规律的认识，也为进一步认识并调控部分生命过程奠定了基础。

   在本次报告中，我将总结近十年来我们在DNA纳米技术领域的研究，包括：

DNA分子机器：  我们设计并构建了由pH值变化驱动的DNA纳米马达，并在此基础上实现了其光驱动和电驱动。此外，我们还对纳米马达的运动机制进行了深入研究、解析了其动力学过程并首次实现了将DNA纳米马达的输出转化为可以测量的宏观机械运动。通过和其他功能系统的结合，DNA纳米马达可以作为驱动及控制组件实现功能及应用的扩展，例如：在平滑表面构建纳米舱，实现小分子的控制释放；结合疏水基团和表面粗糙度控制技术，实现响应性超亲水/疏水表面的构建；将其固定于纳米孔道中，利用DNA结构的响应性，可以构建对质子、钾钠离子具有响应性的仿生纳米孔道等等。最近，我们主要致力于利用DNA纳米机器系统研究分子间相互作用及其协同机制。
DNA超分子水凝胶： 利用DNA的高度特异性识别、结构可设计、生物相容性以及多种响应性，我们设计、制备了多种纯DNA以及多肽－DNA复合超分子水凝胶。这些凝胶具有优异的分子通透性、较高的力学强度、秒级成型、良好的触变性以及自愈合等特点；还可在化学组成、交联度、网络结构不改变的情况下，实现机械强度从10Pa到7000Pa的任意调整；在此基础上，我们将其应用于活细胞的3D打印和直写，引起了广泛关注。
框架诱导自组装：受细胞结构的启发，我们提出了“框架诱导自组装”这一普适性创新方法，可以在同种两亲分子，相同组装条件下，通过框架的设计，获得任意形状、尺寸单分散的组装体，并可以在溶液中实现给定尺寸二维疏水膜的制备。此方法不仅推动了分子自组装的发展，还对我们认识细胞膜的功能提供了有力的手段。
 

个人简介：

刘冬生，1993年本科毕业于中国科学技术大学高分子化学专业，之后在中科院化学所从事高分子化学研究，其间攻读了在职硕士学位。1999年至2002年于香港理工大学学习，获博士学位后赴英国剑桥大学从事博士后研究。2005年2月入选中国科学院“百人计划”，加入国家纳米科学中心任研究员、博士生导师。2007年获得国家自然科学基金委员会“杰出青年基金”支持。2008年获得“第一届中国化学会～英国皇家化学会青年化学奖”；2014年获得第七届中国化学会巴斯夫青年知识创新奖。2009年6月获得清华大学“百人计划”、“基础研究青年人才支持计划”支持，加入清华大学化学系，任教授、博士生导师。2011年获邀成为英国皇家化学会会士。2014年入选创新人才推进计划中青年科技创新领军人才计划。2015年入选教育部长江学者特聘教授。近年来先后担  任了基金委面上项目、重点项目负责人，科技部重大基础研究专项项目（973项目）首席科学家。

   当前主要从事以核酸等生物大分子为基础的纳米结构组装及纳米材料制备与应用研究，针对大分子自组装中分子间相互作用的协同与调控这一根本问题，主要以核酸大分子及其杂化体系为研究对象，建立和发展了多组分、多层次、响应性复杂体系的可控组装新方法，实现了多种基于核酸自组装的功能纳米器件和超分子材料的制备。应邀担任了国际知名杂志Soft Matter 和ChemBioChem 顾问编委，Biointerphase和Scientific Reports编委。