中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室曲晓刚

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曲晓刚，研究员，博士生导师，长春应化所化学生物学实验室主任，生物无机化学研究组组长
专业：生物无机化学，化学生物学与生物物理化学
办公室：无机分析楼323房间
电话：+86-431-85262656；传真：+86-431-85262656
电子邮件：xqu@ciac.ac.cn
主要成果及贡献：2002年下旬由加州理工学院NSF分子科学实驻室主任，诺贝尔奖获得者 A. H. Zewail 实验室回国，入选中科院引进海外杰出人才“百人计划”并同年获国家杰出青年基金，2005年中科院“百人计划”终期考评优秀入选者，2006年12月-2007年5月访问UCSB诺贝尔奖获得者 Alan．J. Heeger 实验室开展生物分子识别合作研究。课题组利用化学、生物物理、分子生物学、细胞学及利料化学等多学科交叉的优势，在对重要基因和蛋白的识别、功能调控及潜在应用等方面做了大量系统的研究工作，为认识和调控重要的疾病发生、发作相关的生物化学过程提供重要依据。
回国后己获得美国授权专利1项、中国授权专利3项；入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选；曾荣获“吉林省科技进步一等奖”；“中科院优秀导师奖”；“中科院优秀研究生指导教师”；“吉林省高级专家”。论文被评为2006年国际“百篇优秀基因治疗论文”，2013年“中国百篇最具影响国际学术论文”，论文被Nature INDEX 2014 评为WFC=16.3。目前在 Nature Commun.(2篇)；PNAS（3篇)；Accounts Chem. Res.；Chem. Soc. Rev.(2篇); Angew. Chem.(7篇); J. Am. Chem. Soc.(12篇);Nucleic Acids Res.(12篇)；Adv. Mater.(19篇)等期刊共发表论文58篇。总共发表论文340余篇（其中IF>7.0论文136篇）。系列成果曾作为封面文章发表在PNAS; Angew. Chem.；Adv. Mater.; Adv. Funct. Mater.; Small; Adv Healthcart Mater.; ChemComm等期刊。美国C&EN, Scientific American, PNAS, Nature: NPG Asia Materials, NPG SciBX, RSC Chemistry Worid，英国物理学会，Physics News，Chemisry Views, Wiley Materials Views, ChemEuro, Nature China 等对取得多项成果给予40余次亮点报道和评论。被Chem. Rev., Accounts Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Nature Chem., Angew. Chem., JACS等期刊图文大篇幅引用和评述，SCI引用8500余次；多次在国际及国内会议作大会报告及邀请报告，并被在美国举办的2005年第12届国际生物无机化学大会邀请作金属核酸分会主席。
所在学科：自然科学·化学·化学生物学
『更多』获得荣誉
☆ 新型生物功能材料的构筑及生物应用基础研究
2016年获吉林省自然科学一等奖
任劲松. 曲晓刚. 蒲芳. 林友辉. 陶玉. 李蒙. 周丽. 杨新健. 陈翠娥. 陈勇.
☆ New Horizons for Diagnostics and Therapeutic Applications of Graphene and Graphene Oxide
2013年获中国百篇最具影响国际学术论文
. Feng, LY. Wu, L. Xiaogang Qu*.
☆ 基于生物分子识别的构象功能转换及潜在应用
2010年获吉林省科技进步一等奖
曲晓刚. 任劲松. 李奚. 宋广涛. 于海佳. 彭英华. 张海元.
『更多』☆ 2017年，获中国科学院优秀研究生指导教师奖
『更多』☆ 2016年，获中国科学院优秀研究生指导教师奖
『更多』☆ 2009年，获中国科学院优秀研究生指导教师奖
『更多』研究资助
☆ 2003.01-2006.12，国家自然科学基金杰出青年基金：生物无机化学，项目负责人
☆ 国家自然科学基金重点项目；国家杰出青年科学基金；国家自然科学基金委重大国际合作项目；国家自然科学基金委重大研究计划滚动支持；
☆ 中国科学院“百人计划”；中科院优秀“百人计划”入选者后续支持；
☆ 科技部973项目等
『展开』研究兴趣
☆ 从事化学与生物学交叉研究领域，主要研究方向包括生物分子构象与功能；药物与靶分子间作用机制；生物体系电子传递、生物电化学；生物动力学及热力学；生物功能材料等。
『展开』代表性论文
[01] Transition-metal-substituted polyoxometalate derivatives as functional anti-amyloid agents for Alzheimer's disease
NAT COMMUN, 2014, 5: 3422.
Nan Gao. Hanjun Sun. Kai Dong. Jinsong Ren. Taicheng Duan. Can Xu. Xiaogang Qu*.
[02] Insights into the biomedical effects of carboxylated single-wall carbon nanotubes on telomerase and telomeres
NAT COMMUN, 2012, 3: 1074.
Chen, Yong. Konggang Qu. Chuanqi Zhao. Li Wu. Jinsong Ren. Jiasi Wang. Xiaogang Qu*.
[03] Catalytically Active Nanomaterials: A Promising Candidate for Artificial Enzymes
ACCOUNTS CHEM RES, 2014, 47(4): 1097-1105.
Youhui Lin. Jinsong Ren. Xiaogang Qu*.
[04] Cancer biomarker detection: recent achievements and challenges
CHEM SOC REV, 2015, 44(10): 2963-2997.
Li Wu. Xiaogang Qu*.
[05] Metal nanoclusters: novel probes for diagnostic and therapeutic applications
CHEM SOC REV, 2015, 44(23): 8636-8663.
Yu Tao. Li, Mingqiang. Jinsong Ren. Xiaogang Qu*.

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NANO LETTER: 揭示含氧碳纳米管的酶活性及其在细菌感染治疗中的应用

天然酶具有很高的底物选择性和生物催化性能，在温和条件下具有极高的生物反应催化效率。然而，天然酶的低稳定性，高敏感性以及难回收的特点，阻碍了其在各个领域的实际应用。为了克服这些困难，使用纳米材料模拟天然酶的活性已经成为当前的一个研究热点。作为非金属纳米酶的重要组成部分之一，碳纳米管及其衍生物己经得到了研究人员的广泛关注。然而，基于碳纳米管的纳米酶的生物催化性能较低，并且在中性环境下几乎没有催化活性，这很大程度上限制了其在生物医学中的应用。

近日，中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚团队利用绿色环保的方法，合成了氧化碳纳米管（o-CNTs），用于模拟天然的过氧化物酶。同时，通过结合理论计算和实验，证明了氧化碳纳米管的酶活性来源于其表面丰富的含氧官能团。其中，氧化碳纳米管表面的羰基是催化过程的活性位点，而羧基和羟基是竞争抑制位点。相比于羟基，羧基对底物具有更强的结合能力，因此对催化反应的抑制程度更强。这种通过和催化位点竞争结合底物而降低催化性能的机制被定义为“竞争抑制作用”。该团队进一步通过化学方法减少表面羧基的数量，进而提高o-CNTs的催化活性。由于o-CNTs在生理条件下能模拟过氧化物酶，催化双氧水产生羟基自由基，该团队结合氧化碳纳米管和极微量的双氧水，用于伤口细菌感染的治疗，避免了由于使用过量双氧水清除细菌而产生的一系列副作用。

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中国科学院长春应用化学研究所的曲晓刚研究员团队报道了一种在金属-有机骨架上构建的非均相的铜催化剂。该铜催化剂可以优先在具有高催化活性的活细胞线粒体中积累，作者已通过体内肿瘤治疗实验进行证明。同时，该系统也可以通过线粒体中的位点进行特异性的CuAAC反应，以实现局部的药物合成，并且可以广泛的用于合成具有良好生物相容性的多种药物。更为重要的是，由于是在亚细胞中进行局部的药物合成，很好的避免了毒性分子的递送和分布的问题。同时，作者利用体内肿瘤治疗实验，发现局部合成的白藜芦醇衍生物显示出了更好的抗肿瘤功效，并明显的降低了药物的副作用。这对于减少药物输送和分配中发生的多种副作用至关重要。研究成果以题为“Biocompatible Heterogeneous MOF-Cu Catalyst Used for In Vivo Drug Synthesis at Targeted Subcellular Organelles”发布在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

综上所述，作者首次成功构建了线粒体靶向多相催化剂，并展示了其在肿瘤治疗中的应用效果。所设计的催化剂具有较高的催化活性、稳定性并且可以重复的使用。该催化剂可激活原荧光团，并在线粒体中进行局部的药物合成。从亚细胞细胞器中的惰性前药原位合成活性药物，具有在最小化的药物毒副作用和最大化治疗效果。同时，利用秀丽隐杆线虫的体内实验证明了所设计的催化剂具有良好的生物相容性，同时局部合成的白藜芦醇衍生物具有较好的抗肿瘤作用。该工作为减少药物递送和分布过程中出现的多重副作用提供了新的策略。

文献链接：Biocompatible Heterogeneous MOF-Cu Catalyst Used for In Vivo Drug Synthesis at Targeted Subcellular Organelles（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI:10.1002/anie.201901760）