苏州大学纳米科学技术学院刘坚

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刘坚

教授、博士生导师

1997和2000年获复旦大学高分子科学系理学学士、硕士学位，2007年获得美国加州理工学院（California Institute of Technology）化学博士学位。2007至2009年在美国艾默瑞大学（Emory University)和乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）联合的生物医学工程系作博士后研究。2009至2011年先后在美国希达思-西奈医学中心（Cedars-Sinai Medical Center)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)从事临床医学相关研究。2011年10月加入苏州大学功能纳米与软物质研究院，被聘为教授，博士生导师。

详细介绍：

课题组网页：http://web.suda.edu.cn/jliu/index.html

研究领域：

       微流控生物芯片、纳米探针、疾病早期检测诊断

研究工作和成果：

研究发展先进纳米材料和微流控芯片技术平台，并应用于包括核酸（DNA、RNA），蛋白质疾病标记物、肿瘤细胞等多个层次的研究。学术论文主要发表于Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、AnalyticalChemistry等期刊，包括两次期刊封面和若干研究亮点转载报导。

        发展了多层软光刻制备微流控芯片技术，将聚合物酶链式反应（PCR）微缩于芯片，比常规PCR技术需要的试剂量减少几个数量级，成为PCR微芯片技术的成功示范。在此基础上创建了一个高灵敏、高通量的点阵列式PCR芯片平台。能对不同的DNA模板和引物分子进行组合式PCR扩增反应，而不会彼此干扰。实现在单一芯片进行多重、高通量PCR反应。该PCR芯片平台已由美国Fluidigm公司商业化，在高灵敏基因探测，单细胞基因表达分析等研究领域得到广泛应用，成为业界高通量PCR芯片的代表性产品之一。设计研发了集成微流控的DNA微阵列芯片，利用微流通道中涡流混合以增强DNA微阵列的杂交。该芯片的检测灵敏度比传统的静态法提高近一个数量级，减少了杂交实验所需要的时间。

      研究多色荧光量子点对临床组织样本中的蛋白质疾病标记物进行免疫染色的方法，并用于癌症诊断分析。利用抗体修饰的荧光量子点免疫染色技术，能够同时辨别4~5种不同的蛋白质疾病标记物。该方法克服了单一疾病标记物特异性不足的缺点，为在繁杂的病人临床组织样本中进行分子诊断，并且进而可对病人病情分型以及未来有针对性的个人化治疗提供可靠的依据。该方法与临床医学紧密结合，可应用于前列腺癌、乳腺癌、淋巴癌等疾病的研究和诊断。发展了新一代实验平台集成微流控芯片和功能化的硅纳米线材料，用于高效捕获临床全血样品中的血液循环肿瘤细胞，对于癌转移的研究和病患病情监控有重大意义。

当前研究兴趣包括发展功能纳米材料的制备方法，集成纳米材料和微流控芯片的新型平台并用于临床医学检测与疾病诊断。

招生方向：

       本课题组的研究领域具有多学科交叉的特点，欢迎化学化工、生物技术与工程、生物医学、材料学、和物理学等专业的同学报考硕士和博士研究生。欢迎有兴趣的本科生参加FUNSOM的攀登计划进入本课题组实习。

发表论文：

1.  Wei Gu, Qi Zhang, Ting Zhang, Yingying Li, Jian Xiang, Rui Peng, JianLiu*, Hybrid Polymeric Nano-capsules Loaded with Gold Nanoclusters andIndocyanine Green for Dual-modal Imaging and Photothermal Therapy, J.Mater. Chem. B, DOI: 10.1039/C5TB01619C

2.  ChuntaoChen, Ting Zhang, Zhangqi Feng*, Chunlin Zhu, Yalin Yu, Kangming Li, MengyaoZhao, Jiazhi Yang, Qi Zhang, Jian Liu*, Dongping Sun*, Three-dimensionalBC/PEDOT Composite Nanofibers with High Performance for Electrode-cellInterface, ACS Applied Materials &Interfaces, DOI:10.1021/acsami.5b07273

3.  QingchengZhao, Yuyang Zhou, Yingying Li, Wei Gu, Qi Zhang*, and Jian Liu*,Luminescent Iridium(III) Complex Labeled DNA for Graphene Oxide-BasedBiosensors, Analytical Chemistry, DOI:10.1021/acs.analchem.5b04324

4.  Zhang, Z., Zhou, L., Zhou, Y., Liu, J.Y., Xing,X., Zhong, J., Xu, G., Kang, Z., Liu, J.*, Mitophagy Induced byNanoparticle-Peptide Conjugates Enabling An Alternative IntracellularTrafficking Route,Biomaterials, 2015, 65, 56-65.

5.   Ye, M., Wei, Z., Hu, F., Wang, J., Ge, G., Hu,Z., Shao, M.,* Lee, S.T., Liu, J.*, Fast assembling microarrays ofsuperparamagnetic Fe3O4@Au nanoparticle clusters as reproducible substrates forsurface-enhanced Raman scattering, Nanoscale, 2015, DOI: 10.1039/C5NR02491A.(Highlighted by the cover of Nanoscale in the sameissue).

6.   Wang, C., Ye, M., Cheng, L., Li, R., Zhu, W.,Shi, Z., Fan, C., He, J., *, Liu, J.,*, Liu, Z.*, Simultaneousisolation and detection of circulating tumor cells with a microfluidicsilicon-nanowire-array integrated with magnetic upconversion nanoprobes, Biomaterials,2015, 54, 55-62.

7.   Zhang,Q., Xu, J., Song, Q., Li, N., Zhang, Z.L., Li,K.Y.,, Du, Y.Y., Wu, L.Q., Tang, M.L., Liu, L.W., Cheng, G.S.*, and Liu,J.*，Synthesis of Amphiphilic Reduced GrapheneOxide with Enhanced Charge Injection Capacity for Electrical Stimulation ofNeural Cells，J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 4331-4337

8.   Shen, J.W., Li, K.Y., Cheng, L.*, Liu, Z., Lee,S-T., Liu, J.*, Specific Detection and SimultaneouslyLocalized Photothermal Treatment of Cancer Cells Using Layer-by-layer AssembledMultifunctional Nanoparticles,ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6(9), 6443-6452.

9.   Li, K.Y., Feng, L.Z., Shen, J.W., Zhang, Q., Liu,Z., Lee, S-T., Liu, J.*, Patterned Substrates of Nano-GrapheneOxide Mediating Highly Localized and Efficient Gene Delivery,ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6 (8), 5900�5907

10.  Wang, S.†, Liu, K.†, Liu, J.†, Yu,Z.T.F., Xu, X. Zhao, L., Lee, E.K., Reiss, J., Chung, L.W.K., Lee,  Y.K., HuangJ., Rettig, M., Seligson, D., Duraiswamy, K.N., Shen, C.K.F., Tseng, H.R.,Highly efficient  capture of circulating tumor cells using nanostructuredsilicon substrates with integrated chaotic micromixers,Angew. Chem. Int.Ed., 50(13), 3084-3088, 2011. (Highlighted by NatureMedicine issued on March, 2011; Featured in the front cover of Angew.Chem. Int. Ed. issued on March 21, 2011) † equalcontribution.

11.  Liu, J., Lau, S., Vijay, V., Moffitt, R.,Caldwell, M., Liu. T., Young, A. N., Petros, J., Osunkoya, A.O.,   Kragstad, T.,Leyland-Jones, B., Wang, D.M., Nie, S.M., Molecular mapping of tumorheterogeneities   on clinical tissue specimens with multiplexed quantum dots. ACSNano, 4(5), 2755-2765, 2010.

12.   Liu, J., Lau, S., Vijay, V., Kairdolf,B.A., Nie, S.M., Multiplexed detection and characterization of rare  tumor cellsin Hodgkin’s lymphoma with multicolor quantum dots. AnalyticalChemistry, 82(14),   6237-6243, 2010. (Highlighted in the cover of AnalyticalChemistry issued on July 15, 2010).

13.  Spletter, M.L., Liu, J., Liu, J., Su, H.,Giniger, E., Komiyama, T., Quake, S., Luo, L., Lola regulates   Drosophilaolfactory projection neuron identity and targeting specificity, NeuralDevelopment, 2(14),   2007.

14.  Liu, J., Williams A.B., Gwirtz, R.M., Wold,B.J., Quake, S.R., Enhanced signals and fast nucleic acid  hybridizationusing microfluidic chaotic mixing, Angew. Chem. Int. Ed.45, 3618-3623, 2006.   (Highlighted by ACS chemical biology issued on June, 2006).

15. Liu, J., Hansen, C., Quake, S.R., Solving theworld-to-chip interface problem with a  microfluidic matrix,AnalyticalChemistry, 75(18), 4718-4723, 2003. (Highlighted by Analytical  Chemistry issued on October 1, 2003).

电话：86-512-65884565

邮箱：jliu@suda.edu.cn

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微流控传感与Au纳米簇结合实现单细胞水平H2O2的高灵敏度检测

近年来，癌症对人类健康的威胁日益突出。大部分恶性肿瘤早期无明显症状，等患者出现特异性症状时，肿瘤往往已经属于晚期。因此，发展针对恶性肿瘤的早期诊断新技术具有迫切的应用需求，并引起科研工作者极大的兴趣。扩散到细胞膜外的H2O2对于细胞迁移、免疫发生和细胞间的信号交流具有重要的调节作用。H2O2浓度过高时可促使细胞启动氧化应激反应，与细胞组成（蛋白质、DNA和脂类分子）的氧化性损伤、细胞凋亡以及坏死机制具有密切的关联，对于肿瘤发生与肿瘤细胞迁移存在影响。另一方面，H2O2扩散快，易与细胞外还原性物质反应而湮灭。传统的分析方法基于仪器设备的局限性，只能对大量的群体细胞外分泌的H2O2进行检测，无法揭示单个细胞分泌H2O2的差异。

苏州大学的刘坚教授团队与陈坚教授合作，将纳米材料与微流控技术相结合，成功制得了一种能在单细胞水平实现高灵敏检测H2O2的生物传感器。其传感器集成了以辣根过氧化物酶（HRP）为模板生物矿化的方法合成的荧光纳米金簇（HRP-AuNCs），能够在容积仅为纳升（nL）的微液滴中通过荧光变化灵敏地检测单细胞外分泌H2O2的含量，检测极限达1 nM。实验比较了多种肿瘤细胞（包括正常细胞对照）在有无外刺激的条件下外分泌H2O2的情况，在单液滴/单细胞水平上对所分泌的H2O2含量进行精确测量，并且对该传感技术的检测特异性进行研究，为研究肿瘤细胞复杂的异质性提供了新型的的研究工具。

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这一成果近期发表在Analytical Chemistry上，文章的第一作者是苏州大学的硕士研究生沈瑞。

该论文作者为：Rui Shen, Peipei Liu, Yiqiu Zhang, Zhao Yu, Xuyue Chen, Lu Zhou, Baoqing Nie, Jian Chen, Jian Liu

Sensitive Detection of Single-Cell Secreted H2O2 by Integrating a Microfluidic Droplet Sensor and Au Nanoclusters

Anal. Chem., 2018, 90, 4478, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04798

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糖尿病正逐渐成为困扰全球数亿人的主要慢性顽疾之一，其中患者90%以上是胰岛素抵抗型的二型糖尿病。虽然目前科学家们已经开发出了多种降糖药物，但糖尿病的治疗需要针对个体选择合适的药物组合，才能在较低副作用下控制血糖，此外，糖尿病目前依然无法根治。

       光遗传是近十余年来在各个前沿科学领域（如神经科学，肿瘤治疗，外泌体工程等）获得广泛应用并取得重大突破的热点技术。苏州大学刘坚教授团队利用上转换材料结合光遗传技术实现了对二型糖尿病小鼠血糖的有效调控，在稳定二型糖尿病的血糖值之外，还恢复了肝脏对糖原的贮藏能力以及应对葡萄糖急剧升高的能力。该篇论文配以封面图片发表于Advanced Functional Materials. (DOI: 10.1002/adfm.202007215)。
       该血糖调控方法融合了近红外上转换技术以及光遗传技术。通过对上转换颗粒（UCNP）表面修饰聚乙二醇（PEG）以及甘草次酸（GA）提高了纳米颗粒的生物安全性以及对肝细胞的靶向能力。核壳结构的UCNP极大增强了其在蓝光波段的上转换发光性能，这为激活对蓝光响应的光遗传蛋白提供了坚实的基础。
       该研究实现在高时间-空间分辨率的条件下，不依赖胰岛素，通过近红外光远程调控细胞内葡萄糖代谢相关信号通路，促进糖原合成，抑制糖异生，降低血糖水平，为二型糖尿病治疗提供了一种新的思路以及潜在策略。
         论文：Jun Yan, Chenxi Li, Jian Liu, Remotely Ameliorating Blood Glucose Levels in Type 2 Diabetes Via a Near‐Infrared Laser, Advanced Functional Materials. 2021, 31(8), 2007215