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校级科技创新团队(功能复合材料科技创新团队)

2018年03月05日

附件1:

金陵科技学院

“十三五”科技创新团队

项目规划书

 

 

团 队 名 称: 功能复合材料科技创新团队  

团队负责人          胡小红          

研 究 方 向:       功能复合材料        

所 在 学 院:       材料工程学院        

所 属 学 科:      材料科学与工程      

联 系 电 话:       18913805386        

期:       2017/11/23        

 

 

团队名称

功能复合材料科技创新团队

姓  名

胡小红

性别

民族

出生年月

197511

现任专业技术

职务及任职时间

教授,2016

政治面貌

民盟

党政职务

最终学位、取得时间及授予

国家或地区、学校和专业

2009年于浙江大学获材料学博士学位

从事专业及研究方向

生物医用高分子材料

是否兼职博士、

硕士生导师

兼职硕导

所在院、系、所、

实验室、研究中心

材料工程学院复合材料系

邮编

211169

联系电话

86182587

传真

86188617

手机

18913805386

概况

总人数

12 人

高级专业

技术职务

人数

7 人

中级专业

技术职务

人数

5人

初级专业技

术职务人数

博士后

人数

1

具有博士

学位人数

10

具有硕士学位人数

12

姓名

性别

出生

年月

专业技术职务/学位

研究方向

在团队中

的作用

签字

胡小红

1975.11

教授/博士

生物医用高分子材料

团队带头人

庞娟

1980.02

副教授/博士

分子设计

光开关分子的设计

杨晓莉

1977.06

副教授/博士

高分子的合成与制备

响应型材料的研制

张文妍

1985.08

副教授/博士

光功能化材料

发光-光子纳米材料的研制

陈晓宇

1979.06

讲师/博士

天然高分子材料的应用

响应型材料的研制

王昆彦

1986.09

讲师/博士

光电功能材料

荧光传感器

陈频

1965.07

副教授/硕士

物理化学

材料物理化学性能研究

姓名

性别

出生

年月

专业技术职务/学位

研究方向

在团队中

的作用

签字

王昕

1970.07

副教授/硕士

应用化学

材料物理化学性能研究

冯志强

1981.07

副教授/博士

应用化学

分子合成

张小敏

1988.01

讲师/博士

纳米功能材料

纳米材料制备

林晓霞

1980.01

讲师/博士

生物医学工程

材料的生物医学性能评价

杨玮民

1990.09

讲师/博士

光电功能材料

光电功能材料的设计与研制

二、团队组建目的

结合国内外研究现状,说明近三年来研究工作的科学意义、技术创新和研究思路;在国内外同行中所处的水平,具备的优势和特色。

材料作为21世纪三大关键技术之一,是其他高新技术发展的物质基础和先导,支撑和引领着整个高新技术产业的发展,在国民经济产业体系中具有重要的战略意义和现实意义。然而,传统材料的发展面临着很多瓶颈,如材料的性能不能满足航空航天领域的发展、缺乏特定的功能以适应信息、生物医用等领域的发展等。因此,材料的功能化和高性能化以适应各领域的发展是材料领域发展的必然趋势。已有的研究证明利用具有特定功能的分子合成/制备新材料或功能基团改性传统材料是实现材料的的功能化和高性能化的一条有效的途径。

随着信息行业的迅速崛起,各种各样器械的出现不仅推动了各个领域的发展也提高了人们的生活质量。其中,传感器的设计与制备是各类器械的核心。而包含光、电、生理环境响应的功能材料设计、合成、制备及其性能研究是实现传感器的基础。本团队在此基础上建立,由具有生物医用功能材料、光电功能材料、材料合成、分子设计、材料理化性能的研究等背景的人员组成,旨在设计、合成、制备及其研究具有光、电、生物功能特性的各类功能性复合材料。团队目前的科研成果包括已经完成和正在开展的2项国基、4项省基和5项省级人才计划主要涉及刺激(pH、温度、磁、光、电)响应型药物载体材料的研制、光开关分子(利用光实现分子结构的改变)的设计、发光-光子纳米材料(实现光-能的转变)的研制、荧光传感器(构建荧光分子与被识别分子的关系)的研究。

近年来,响应型材料调节离子、分子的运输,改变润湿性,附着一些不同的材料,或是将化学和生物的新号转化成光、电、热和力学信号(反之亦然),以适应周围的环境。这种特性使之在药物传递、生物诊断、生物传感、组织工程和智能光学系统等领域有着越来越多应用。Martien A nature materials上综述近年来响应性高分子材料的最新应用如图1所示,主要包含材料的表面重建与应用、智能和自修复涂层、生物界面和生物分离领域、微纳结构驱动、响应型粒子、结构设计、胶体分散体系下刺激的稳定性、可控催化、药物传递、响应性材料的分子模型模拟理论设计。总体来说,生物化学,环境科学和生物医用科学领域将得益于刺激响应型材料体系的发展事实上,发展复杂的针对生物化学信号和生物标记的材料体系需要适应典型的少于纳摩尔浓度的响应。这样的体系需要一个复杂的分层次的响应系统来容纳这种放大的信号,因此,分层次的组织结构对于那些接受信号功能和由响应来改变聚合物性质的功能分开的体系十分重要。在生命体系中,自然界广泛的利用选择性渗透膜进行分区,对分隔的区域进行动态局部改变以适应外界环境的变化。对于程序化、复杂的响应性材料体系,这也提供了材料设计新的思路。此外,几乎所有的有机体系都存在长期稳定性的特点,这也是材料设计中必须注意的一点。这领域的另外一个挑战就是针对外部刺激的智能响应系统。尽管最近在生物计算机和表面编码自主装为纳米团簇方面已经有了报道,大量系统性的工作依然是其实际应用成为可能的前提。
 
                       

图1 具有纳米结构的刺激响应聚合物的概略图

综上所述,本团队利用国际前沿的方法、手段等,针对此领域急待解决的共性问题,从多方面(分子的设计、材料的合成、材料的改性、材料的制备与性能研究)入手提出多方位的解决方案。团队研究方向符合南京市主导产业需求和社会发展方向,着重解决南京市新材料领域相关行业和产业亟需解决的关键技术、共性技术难题,主要关注对地方经济增长、社会发展有重要意义的应用基础研究。

“功能复合材料科技创新团队”中有江苏省青蓝工程中青年学术带头人1人、江苏省六大人才高峰1人次、江苏省“333”人才1人、江苏省青蓝工程骨干教师2人、校级优秀青年骨干教师2人,具有专业结构、年龄结构、梯队结构合理的特点。团队依托南京市材料测试与分析公共技术服务平台、南京市“材料科学与工程”重点学科,现拥有研发场地1000多平方米,仪器设备总值1600余万元,已完成了“功能复合材料工程技术中心”、“复合材料设计与工艺仿真实践中心”、“视光材料工程技术中心”等平台项目建设,为团队科技创新工作的开展提供了有力支撑。现已有的研究成果也表明此团队在此领域已经显示出较好的创新能力、研发优势和发展潜力。

三、团队建设和研究方向

简述团队建设和研究方向预期目标及量化指标

团队建设目标

“功能复合材料科技创新团队” 以省级科技创新团队为建设目标,面向专业和行业内急需解决的问题提出可能的解决方案,围绕金陵科技学院“南京发展”战略,把握新建应用型本科发展定位,立足“专业学科一体化”发展思路,依托南京市重点学科以及教育部卓越工程师实施计划,充分利用高校创新人才优势及科技平台条件,开展设计、合成、制备具有光、电、生物功能特性的各类功能性复合材料的研究,为药物载体、生物传感器的开发和应用,提供基础数据、开辟新的途径,为生物化学,环境科学和生物医用科学领域提供新具有特定功能的材料,为响应型材料的实际应用提供有益的探索,创造良好的社会效益。

研究方向

刺激响应型的功能复合材料

本团队由具有生物医用功能材料、光电功能材料、材料合成、分子设计、材料理化性能的研究等背景的人员组成,旨在设计合成制备及其研究具有生物功能特性的各类功能性复合材料

量化指标

1.      发表SCI收录的论文20篇;

2.      申请发明专利15项;

3.      获批省级以上项目2项以上,其中国家级项目1项,完成省级以上项目2项;

4.      积极组织申报奖项,获得市厅级科研成果奖1项。

四、团队成员简介和分工合作计划

团队

带头人

简介

简述近三年主持或参加的国家级、省部级重大科研项目以及所获各种人才计划或基金的资助情况以及科研成果情况等。

胡小红,博士,教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,完成江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师培养对象和第四届江苏省333工程第三层次人才培养对象的培养任务,入选江苏省青蓝工程中青年学术带头人培养对象、江苏省六大人才高峰等人才计划,成为MSEC, JAPS, JMC, AMI,   JBA, CC, IJPMPB等期刊的审稿人和International Journal of Polymer Science 客座编辑,受聘于中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会第三届理事会青年委员。

主持并完成了1项国家自然科学基金青年项目、1项江苏省自然科学基金面上项目,主持和正在进行中的有1项江苏省自然科学基金面上项目、1项江苏省人社厅的人才项目;作为主要参与者参与并完成各类省级、国家级项目若干。作为第一完成人主持申报并获批了1项江苏省高校自然科学二等奖。近3年(2014年起)以第一或通讯作者发表SCI收录的论文14篇,8项发明专利获授权。获南京市自然科学优秀学术论文奖三等奖和优秀奖各1项。

团队

成员

简介

简述每位成员近三年主持或参加的国家级、省部级重大科研项目以及所获各种人才计划或基金的资助情况以及科研成果情况等。

庞娟,博士,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,主持并完成江苏省高校自然科学基金面上项目1项,主持并正在进行中的有1项国家自然科学基金青年基金,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一或通讯作者发表论文5篇,其中SCI收录的3篇;获获南京市自然科学优秀学术论文奖优秀奖1项。

杨晓莉,博士,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,主持并完成南京市科技计划项目1项,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一作者发表论文5篇,其中SCI收录的4篇,1项发明专利获授权。

张文妍,博士,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,担任全国材料新技术发展研究会常务理事、江苏省高校协同创新中心客座研究员;主持并完成江苏省自然科学基金青年基金1项,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一作者发表SCI收录的论文6篇,1项发明专利获授权。

陈晓宇,博士,讲师。现为金陵科技学院材料工程学院教师,主持并完成江苏省高校自然科学基金面上项目1项,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一发表SCI收录的论文2篇。

王昆彦,博士,讲师。现为金陵科技学院材料工程学院教师,主持并正在进行中的有江苏省自然科学基金青年基金1项,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一发表SCI收录的论文3篇,1项发明专利获授权。

陈频,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,参与研究或完成省级及国家级项目2项;近3年(2014年起)以第一作者发表SCI收录的论文3篇。

王昕,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,参与研究或完成省级及国家级项目2项;近3年(2014年起)以第一作者发表论文1篇。

冯志强,博士,副教授。现为金陵科技学院材料工程学院教师,主持并完成江苏省高校自然科学基金面上项目1项,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一或通讯作者发表论文SCI收录的6篇。

张小敏,博士,讲师。2016年入职金陵科技学院材料工程学院

林晓霞,博士,实验师。现为金陵科技学院材料工程学院教师,参与研究或完成省级及国家级项目若干;近3年(2014年起)以第一作者发表论文的4篇。

杨玮民,博士。2017年入职金陵科技学院材料工程学院

团队

成员

分工

合作

计划

本团队以设计、合成、制备及其研究具有光、电、生物功能特性的各类功能性复合材料为总体目标。其中,胡小红负责团队的整体规划和生物功能特性的材料的设计、合成、制备及其性能研究;庞娟和杨玮民利用现有的高斯和分子动力学理论模型设计具有光以及生物响应的各类分子;杨晓莉和冯志强合成具有光功能特性的有机分子并通过共聚、共混等方法引入聚合物中使聚合物具有光功能的特性,并以此为基础将聚合物制备成诸如水凝胶等各类三维体材料;张文妍以发光分子基础,设计具有光、磁、电响应的各类光子晶体基元,利用材料结构、形貌和尺寸提高材料的转光效率,为高品质上转换发光材料的制备和应用提供有价值的理论依据和可行的技术方案;陈晓宇以天然聚合物为基材,设计与制备具有环境响应与环境净化特性的各类高分子材料;王昆彦以荧光传感器为目标,合成基于萘啶结构的共轭型聚合物,探索其在生物成像系统中的应用,建立这类传感器结构与性质的理论模型;陈频和王昕负责各类材料的物理化学性能检测;张小敏和杨玮民以纳米材料为基础,研究材料的微纳复合结构与材料性能关系;林晓霞负责检测材料的生物功能性。

近五年(2012.01.01-2017.12.31)团队成员合作研究的成果

1.授权发明专利及转让情况

专利名称

发明人(按序

全部列出)

授权专利号

年份

授权国家

或地区

转让情况

一种载药的角膜接触镜用水凝胶的制备方法

胡小红、邱杰、张国俊、 刘理

201110187260.0

2013.12.25

中国

一种水凝胶角膜接触镜药物载体

胡小红、张国俊、邱杰

201210153382.2

2014.03.06

中国

一种可交联聚合且含药物配体的壳聚糖衍生物

胡小红、邱杰、张国俊

201210103847.3

2014.12.10

中国

具有仿生特性的角膜接触镜药物载体及其制备方法

胡小红、陈频、马小涵、王昕、董岩

201410039173.4

2015.06.03

中国

一种氧化石墨烯复合水凝胶药物载体

胡小红、马小涵、多亚茹、张新燕、刘天宇、赵尧、蔡超杰

201310130242.8

2015.11.18

中国

一种可注射性氧化石墨烯/石墨烯复合水凝胶及其制备方法

胡小红、潘成斌、多亚茹、张新燕、陈秀霞、张元晟

201310189202.0

2016.04.13

中国

用于药物传递的隐形眼镜的表面改性方法

胡小红、董岩、陈频、王昕

201410038271.6

2016.04.13

中国

含聚合物胶束的水凝胶药物载体及其制备方法

胡小红、陈频、王昕、张新燕、马小涵、董岩

201410559716.5

2017.07.21

中国

一种用于水凝胶药物载体制备的环境友好的表面改性方法

胡小红、陈频、王昕、陈尚能

201510208653.3

2017.10.10

中国

一种多元醇的合成方法      

王昆彦,杨晓莉,林晓霞

201510855216.0

2017.07.11

中国

红外发射率可调的选择吸收型激光-红外复合隐身材料及其制备方法

张文妍、陆春华、许仲梓、郝凌云、金俊阳、陈乐

201218005783.4

2015.09.02

中国

2.市厅级(含)以上科研获奖情况

获奖项目名称

奖励类别、等级

授予单位

获奖时间

获奖者名单

(按序全部列出)

功能性微纳结构的材料设计与合成

江苏高校自然科学二等奖

江苏省教育厅

2016

胡小红、张小娟、张文妍、林青、郝凌云

Biological hydrogel synthesized from   hyaluronic acid, gelatin and chondroitin sulfate by click chemistry

第十届南京市自然科学优秀学术论文奖三等奖

南京市政府

2013

胡小红、李丹、周峰、高长有

Preparation of Biocompatible Graphene   Oxide Composite Hydrogel to Deliver Ophthalmic Drugs

第十一届南京市自然科学优秀学术论文奖优秀奖

南京市科委

2015

胡小红、陈秀霞、谈华平、李丹等

Theoretical design of visible light   driven azobenzene-based photo-switching molecules

第十一届南京市自然科学优秀学术论文奖优秀奖

南京市科委

2015

庞娟、田子琦、马晶

高效节能锂基润滑脂复合纳米自修复剂的研究

全球新材料行业大赛三等奖

江苏省复合材料学会

2016

张小敏

超顺磁性二维碳基复合材料的制备及其对润滑油减磨性能的优化

全球新材料行业大赛三等奖

江苏省复合材料学会

2016

张文妍

3.代表性的论文、专著类

序号

论文、专著名称

(不超过10篇、部)

作者(按序

全部列出)

 

(由近及远)

学术期刊或

出版社名称

卷(期)

引用

次数

1

Synthesis and preparation of biocompatible and pH-responsive   cyclodextrin-based nanoparticle

胡小红、陈尚能、龚晓、高子喻、王昕、陈频

2017

Journal of Nanoparticle Research

19

Article ID: 109

0

2

Highly sensitive   and selective fluorescent sensor for copper(II) based on salicylaldehyde   Schiff-base derivatives with aggregation induced emission and   mechanoluminescence

杨晓莉、张文妍、叶子涵、徐浩、魏军、郝凌云

2017

New   Journal of Chemstry

41

11079-11088

0

3

A new route to fabricate biocompatible hydrogels with controlled   drug delivery behavior

胡小红、龚晓

2016

Journal of Colloid and Interface Science

470

62-70

13

4

Functional hydrogel contact lens for drug delivery in the   application of oculopathy therapy

胡小红、谈华平、郝凌云

2016

Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

32(4)

225-230

3

5

Surface functionalization of hydrogel by thiol-yne click chemistry   for drug delivery

胡小红、谈华平、王昕、陈频

2016

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

489

297-304

8

6

Polymer Micelles Laden Hydrogel Contact Lenses for Ophthalmic Drug   Delivery

胡小红、谈华平、陈频、王昕、庞娟

2016

Journal of Nanoscience and Nanotechnolog

16

5480–5488

7

7

Super-paramagnetic nano-Fe3O4/graphene for visible-light-driven hydrogen evolution

张文妍、Chao KongGongxuan Lu

2015

Chemical Communications

51

10158-10161

19

8

Template-free fabrication and morphology   regulation of Ag@carbon composite structure

张文妍、郝凌云、陆春华、许仲梓、陈晓宇

2014

Materials   Science and Engineering: B

190

1-6

1

9

Double network self-healing graphene hydrogel by two-step method   for anticancer drug delivery

陈频、王昕、王国雨、多亚茹、张新燕、胡小红、张小娟

2014

Mater Technol: Adv Perform Mater

29(4)

210-213

3

备注:

1.提供授权发明专利授权书复印件;

2.提供获市厅级(含)以上科研获奖证书复印件;

3.提供论文复印件;

4.如有论文、专著被评价的情况,应提供学术评价材料的复印件。

五、分年度进度安排

年度

进度安排

2018

1.      拟对不同的取代基(醛基、羰基、 羧基、 氨基、 硝基、 酰胺基等常见化学基团) 进行搜索, 阐明四邻位取代的偶氮苯衍生物分子结构和光学性能的关系, 筛选在可见光区内具有较高吸收强度的偶氮苯衍生物;

2.      以透明质酸为模型,将乙二胺环糊精、上述偶氮苯衍生物通过 EDC/NHS、环氧氯丙烷等偶联分子接枝到多糖分子主链上,得到功能化的多糖分子。通过红外光谱、核磁表征多糖衍生物的包含取代度在内的化学结构特征;通过紫外光谱、荧光光谱、圆二色谱等表征偶氮苯功能化透明质酸的光控转变的特性; 通过超分子作用形成载体材料,利用光调控生物活性物质的装载与释放;通过溶液的粘度、流变特性来表征载体材料的各项性能;

3.      通过 PEG 的亲水性改善石墨烯片层在水中的分散性,通过肽段的生物功能性增加石墨烯的生物活性。先合成含有环戊二烯基团的 PEG,再将上述 PEG 修饰到多肽上,得到含有环戊二烯基团的多肽;上述 PEG 和多肽可通过 DA 反应修饰到石墨烯表面如通过体外细胞培养研究其对细胞的作用;

4.      初选 3 个系列的萘啶类共轭聚合物荧光传感器,完成结构设计和制备,并进行核磁、高分辨质谱、红外光谱分析等结构表征; 完成光物理性质测试、离子选择性测试、细胞成像及毒性测试;

5.      发表SCI收录的论文5-6篇,申请发明专利3-4

2019

1.      拟研究不同的桥键类型(碳链以及醚链) 和长度(n=2-10 对偶氮苯分子结构、 光学性能、 异构化机理、 热力学性能、 转变率等的影响, 为实验化学家有目标的合成提供可靠的理论依据;

2.      首先通过交联聚合的方法制备肝素微纳米凝胶,再将生长因子或活性蛋白通过吸附等方式负载到微纳米凝胶中;通过接枝改性的方法得到呋喃化的透明质酸衍生物;通过水溶液共混的方法将上述的石墨烯和微纳米凝胶和透明质酸衍生物复合;利用含马来酰亚氨的交联剂,通过 DA反应形成水凝胶;

3.      将生物活性物质与上述多糖衍生物混合,通过光调节偶氮苯的顺反转变来控制纳米载体的组装与离解,从而实现生物活性物质的负载与释放。通过荧光标记、特异性吸附等方法表征溶液中的生物活性物质的含量;

4.      通过对萘啶类共轭聚合物荧光传感器进行光学性能、离子检测性能和细胞生物成像性能的测试,总结出基于 1,5-萘啶结构的聚合物荧光传感器的选择性与取代基变化,共轭程度等因素之间的构效关系; 研究其传感机制,并做验证,得出一定的规律,进而优化荧光传感器的结构,并对优化改进后的共轭聚合物传感器作深入研究;

5.      发表SCI收录的论文6-8篇,申请发明专利3-4

2020

1.      拟对不同的连接形式, 不同的连接基团 R(共轭基团或非共轭基团), 以及苯环不同位置上的取代进行细致的研究, 揭示多种因素对分子结构、 光学性能、 异构化机理、 热力学性能、 转变率等的影响, 设计具有热力学稳定的可见光驱动的多偶氮苯单元的光分子开关;

2.      对各种类型的材料的结构特征、 降解性能、 机械力学性能、 透光性能、吸水与透气性能等进行表征,并评价其细胞毒性、致敏、刺激性,以及致畸和致癌性等生物安全性;

3.      将理论研究结果和实验结果进行比较,建立该类传感器结构和性质的理论模型,从理论上指导该类传感器的构建,优化新型传感器的结构并制备 2-3 个系列优选的萘啶类传感器材料;完成结构表征及性能测试工作。

4.      发表SCI收录的论文5-6篇,申请发明专利3-4

六、经济和社会效益

经济

效益

本团队围绕把握新建应用型本科发展定位,立足“专业学科一体化”发展思路,充分利用高校创新人才优势及科技平台条件,加强应用研究和成果转化,引进横向经费50万元

社会

效益

本团队围绕金陵科技学院“南京发展”战略,把握新建应用型本科发展定位,立足“专业学科一体化”发展思路,依托南京市重点学科以及教育部卓越工程师实施计划,充分利用高校创新人才优势及科技平台条件,开展设计、合成、制备具有光、电、生物功能特性的各类功能性复合材料的研究,为药物载体、生物传感器的开发和应用,提供基础数据、开辟新的途径,为生物化学,环境科学和生物医用科学领域提供新具有特定功能的材料,为响应型材料的实际应用提供有益的探索,创造良好的社会效益。


 

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