清华大学化学系许华平

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许华平，教授，清华大学化学系副主任。2001年和2006年分别在吉林大学化学学院获得学士和博士学位，导师为张希院士。2004年4月至2005年3月，在比利时鲁汶大学交流学习一年。2006年8月至2008年7月在荷兰Twente大学从事博士后研究。2008年7月后在清华大学化学系工作，2014年起为清华大学化学系教授。2011年获得“中国化学会青年化学奖”。2014年获国家自然科学基金委“杰出青年科学基金”资助。2015年入选中组部“万人计划”青年拔尖人才，2017年“万人计划”领军人才。2017年起担任美国化学会ACS Biomaterials Science & Engineering副主编。任中国化学会化学教育学科委员会副主任委员、青年工作者委员会委员、化学奥林匹克竞赛委员会委员。主要研究方向为含硒高分子。


许华平  教授
电话：86-10-62773672
Email：xuhuaping@mail.tsinghua.edu.cn
教育背景
1997.9-2001.7     吉林大学化学学院  高分子材料与工程 工学学士学位
2001.9-2006.7     吉林大学化学学院  高分子化学与物理 理学博士学位
2004.4-2005.3     比利时鲁汶大学 交换博士生 （导师： Wim Dehaen 教授，Mario Smet 教授）
工作履历
2006.08 - 2008.07        荷兰屯特大学MESA+纳米技术研究所 　博士后（合作导师: David Reinhoudt教授，Jurriaan Huskens 教授）  
2008.07 - 2009.12        清华大学化学系 　讲师  
2009.12 - 2014.12        清华大学化学系 　副研究员
2014.12至今                  清华大学化学系      教授
学术兼职
2017年 ACS Biomaterials Science & Engineering副主编
研究领域
研究领域：含硒高分子
研究组主页：http://xuslab.com
奖励与荣誉
2016年科技部中青年科技创新领军人才
2014年中组部万人计划青年拔尖
2014年自然科学基金委杰出青年科学基金
2011年中国化学会青年化学奖
2011年教育部新世纪优秀人才支持计划
学术成果
发表论文：
1.     Zhou, W.; Wang, L.; Li, F.; Zhang, W.; Huang, W.*; Huo, F.*; Xu, H.*: Selenium-containing Polymer@metal-organic Frameworks Nanocomposites as an Efficient Multi-responsive Drug Delivery System. Adv. Funct. Mater., 2017, 27, 1605465.
2.     Xia, J.; Ji, S.; Xu, H.*: Diselenide Covalent Chemistry at the Interface: Stabilizing Asymmetric Diselenide-containing Polymer via Micelle Formation, Polym. Chem., 2016, 7, 6708.
3.     Cao, W.; Li, F.; Chen, R.; Xu, H.*: Tellurium-containing Nanoparticles for Controlled Delivery of Cisplatin Based on Coordination Interaction, RSC Adv., 2016, 6, 94033.
4.     Li, T.; Li, F.; Xiang, W.; Yi, Y.; Chen, Y.; Cheng, L.; Liu, Z.*; Xu., H.*: Selenium-containing Amphiphiles Reduced and Stabilized Gold Nanoparticles: Kill Cancer Cells via Reactive Oxygen Species, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 22106.
5.     Fan, F.; Wang, L.; Li, F.; Fu, Y.*; Xu, H.*: Stimuli-Responsive Layer-by-Layer Tellurium-Containing Polymer Films for the Combination of Chemotherapy and Photodynamic Therapy. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 17004.
6.     Wang, L.; Cao, W.; Xu, H.*: Tellurium-Containing Polymers: Towards Biomaterials and Optoelectronic Materials. ChemNanoMat, 2016, 2, 479.
7.     Ji, S.; Xia, J.; Xu, H.*: Dynamic Chemistry of Selenium: Se–N and Se–Se Dynamic Covalent Bonds in Polymeric Systems. ACS Macro Lett., 2016, 5, 78.
8.     Li, T.; Smet, M.; Dehaen, W. and Xu, H.*: Selenium–Platinum Coordination Dendrimers with Controlled Anti-Cancer Activity. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 3609. (“Applied Materials and Interfaces in China” Special Issue)
9.     Cao, W.; Wang, L.; Xu, H.*: Selenium/tellurium Containing Polymer Materials in Nanobiotechnology. Nano Today, 2015, 10, 717.
10.  Ji, S.; Cao, W.; Yu, Y. and Xu, H.*: Visible-Light-Induced Self-Healing Diselenide-Containing Polyurethane Elastomer. Adv. Mater., 2015, 27, 7740.
11.  Wang L.; Fan F.; Cao W. and Xu H.*: Ultra-sensitive ROS-responsive Coassemblies of Tellurium-Containing Molecules and Phospholipids, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 16054.
12.  Cao, W.; Gu, Y.; Li, T.; Xu, H.*: Ultra-sensitive ROS-responsive Tellurium-containing Polymers. Chem. Commun.,2015, 51, 7069.
13.  Fang, R.; Xu, H.*; Cao, W.; Yang, L.; Zhang, X.*: Reactive Oxygen Species (ROS)-responsive Tellurium-containing Hyperbranched Polymer. Polym. Chem., 2015, 6, 2817.
14.  Cao, W.; Wang, L.; Xu, H.*: Coordination Responsive Tellurium-containing Multilayer Film for Controlled Delivery. Chem. Commun., 2015, 51, 5520.
15.  Huang, X.; Fang, R.; Wang, D.; Wang, J.; Xu, H.*; Wang, Y.*; Zhang, X.: Tuning Polymeric Amphiphilicity via Se-N Interactions: towards One-step Double Emulsion for Highly Selective Enzyme Mimics. Small, 2015, 11, 1537.
16.  Li, T.; Yi, Y.; Xu, H.*: Selenium-containing Coordinating Assemblies with Selective Anti-cancer Activity: the Control of Reactive Oxygen Species. Acta Chim. Sinica, 2014, 72, 1209.
17.  Wang, L.; Cao, W.; Yi, Y.; Xu, H.*: Dual Redox Responsive Co-assemblies of Diselenide-containing Block Copolymers and Polymer Lipids. Langmuir, 2014, 30, 5628.
18.  Ji, S.; Cao, W.; Yu, Y.; Xu, H.*: Dynamic Diselenide Bonds: Exchange Reaction Induced by Visible Light without Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 6781. （Hot Paper）
19.  Zeng, L.; Li, Y.; Li, T.; Cao, W.; Yi, Y.; Geng, W.; Sun, Z.*; Xu, H.*: Selenium-platinum Coordination Compounds as Novel Anticancer Drugs: Selectively Killing Cancer Cells via a ROS-mediated Apoptosis Route. Chem. Asian. J., 2014, 9, 2295.
20.  Cao, W.; Gu, Y.; Meineck, M.; Li, T.; Xu, H.*: Tellurium-containing Polymer Micelles: Competitive-Ligand-Regulated Coordination Responsive Systems. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 5132.
21.  Cao, W.; Gu, Y.; Meineck, M.; Xu, H.*: The Combination of Chemotherapy and Radiotherapy towards More Efficient Drug Delivery. Chem. Asian. J., 2014, 9, 48 (Invited Focus Review).
22.  Ji, S.; Cao, W.; Xu, H.*: A ROS Eliminating Nanocomposite Film Fabricated from Diselenide-Containing Polymer Micelles. Part. Part. Syst. Charact., 2013, 30, 1034.
23.  Miao, X.; Cao, W.; Zeng, W.; Wang, J.; Gao, J.; Yang, C.; Kong, D.*; Xu, H.*; Wang, L.; Yang, Z.*: Switchable Catalytic Activity: Selenium-containing Peptides with Redox Controllable Self-assembly Property. Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 7781.
24.  Ren, H.; Wu, Y.; Li, Y.; Cao, W.; Sun, Z.*; Xu, H.*; Zhang, X.: Visible Light Induced Disruption of Diselenide-Containing LbL Films: Toward Combination of Chemotherapy and Photodynamic Therapy. Small, 2013, 9, 3981.
25.  Yi, Y.; Xu, H.*; Wang, L.; Cao, W.; Zhang, X.*: A Novel Dynamic Covalent Bond of Se-N: Towards Controlled Self-Assembly and Disassembly. Chem. Eur. J., 2013, 19, 9506.
26.  Cao, W.; Zhang, X.; Miao, X.; Yang, Z.*; Xu, H.*: Gamma-ray Responsive Supramolecular Hydrogel Based on Diselenide-containing Polymer and Peptide. Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 6233.
27.  Xu, H.*; Cao, W.; Zhang, X.*: Selenium-containing Polymers: Promising Biomaterials for Controlled Release and Enzyme Mimics. Acc. Chem. Res., 2013, 46, 1647.
28.  Xu, H.*; Chen, D.; Wang, S.; Zhou, Y.; Sun, J.; Zhang, W.; Zhang, X.*: Macromolecular Self-Assembly and Nanotechnology in China. Phil. Trans. R. Soc. A, 2013, 371, 20120305.
29.  Han, P.; Li, S.; Cao, W.; Li, Y.; Sun, Z.; Wang, Z.; Xu, H.*: Red Light Responsive Diselenide-containing Block Copolymer Micelles. J. Mater. Chem. B, 2013, 1, 740.
30.  Cao, W.; Li, Y.; Yi, Y.; Ji, S.; Zeng, L.; Sun, Z.*; Xu, H.*: Coordination-Responsive Selenium-Containing Polymer Micelles for Controlled Drug Release. Chem. Sci., 2012, 3, 3403.
31.  Yi, Y.; Fa, S.; Cao, W.; Zeng, L.; Wang, M.; Xu, H.*; Zhang, X.: Fabrication of Well-Defined Crystalline Azacalixarene Nanosheets Assisted by Se？？？N Non-Covalent Interaction. Chem. Commun., 2012, 48, 7495.
32.  Li, S.; Han, P.; Xu, H.*: Self-healing Polymeric Materials. (in Chinese) Progress in Chemistry, 2012, 24, 1346.
33.  Fu, Y.; Chen, J.; Xu, H.*; Van Oosterwijck, C.; Zhang, X.; Dehaen, W.; Smet, M.*: Fully-branched Hyperbranched Polymers with Diselenide Core as Glutathione Peroxidase Mimics. Macromol. Rapid Commun., 2012, 33, 798. (Invited for Special Issue of “Polymer Science: the Next Generation”)
34.  Xu, H.*; Sch？nhoff, M.; Zhang, X.: Unconventional Layer-by-Layer Assembly: Surface Molecular Imprinting and Its Applications. Small, 2012, 8, 517.
35.  Ren, H.; Wu, Y.; Ma, N.; Xu, H.*; Zhang, X.: Side-chain Selenium-Containing Amphiphilic Block Copolymers: Redox-Controlled Self-Assembly and Disassembly. Soft Matter, 2012, 8, 1460. (Top ten most-read Soft Matter articles in December, 2011)
36.  Ma, N.; Xu, H.*; An, L.; Li, J.; Sun, Z.; Zhang, X.*: Radiation-Sensitive Diselenide Block Copolymer Micellar Aggregates: Toward the Combination of Radiotherapy and Chemotherapy. Langmuir, 2011, 27, 5874.
37.  Han, P.; Ma, N.; Ren, H.; Xu, H.*; Li, Z.; Wang, Z.*; Zhang, X.: Oxidation-Responsive Micelles Based on a Selenium-Containing Polymeric Superamphiphile. Langmuir, 2010, 26, 14414.
38.  Ma, N.; Li, Y.; Ren, H.; Xu, H.*; Li, Z.; Zhang, X.*: Selenium-containing Block Copolymers and Their Oxidation-responsive Aggregates. Polym. Chem., 2010, 1, 1609. (Front cover page)
39.  Liu, Z.; Yi, Y.; Xu, H.*; Zhang, X.; Ngo, T. H.; Smet, M.: Cation Selective Microcontact Printing Based on Surface Molecular Imprinted Layer-by-Layer Film. Adv. Mater., 2010, 22, 2689. (Highlighted by NPG Asia Materials)
40.  Gao, J.; Liu, Y.; Xu, H.*; Wang, Z.; Zhang, X.*: Biostructure-like Surfaces with Thermally Responsive Wettability Prepared by Temperature Induced Phase Separation Micro-molding. Langmuir, 2010, 26, 9673.
41.  Ma, N.; Li, Y.; Xu, H.*; Wang, Z.; Zhang, X.*: Dual Redox Responsive Assemblies Formed from Diselenide Block Copolymers. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 442.
42.  Xu, H.*; Huskens, J.*: Versatile Stamps in Microcontact Printing: Transferring Inks by Molecular Recognition and from Ink Reservoirs. Chem. Eur. J., 2010, 16, 2342.
43.  Xu, H.*; Gomez-Casado, A.; Liu, Z.; Reinhoudt, D. N.; Lammertink, R. G. H.*; Huskens, J.*: Porous Multilayer-Coated PDMS Stamps for Protein Printing. Langmuir, 2009, 25, 13972.
44.  Wang, Y.; Xu, H.; Zhang, X.*: Tuning the Amphiphilicity of Building Blocks: Controlled Self-assembly and Disassembly for Functional Supramolecular Materials. Adv. Mater., 2009, 21, 2849.
45.  Gao, J.; Liu, Y.; Xu, H.*; Wang, Z.; Zhang, X.*: Mimicking Biological Structured Surfaces by Phase Separation Micromolding. Langmuir, 2009, 25, 4365.
46.  Xu, H.; Ling, X.; van Bennekom, J.; Duan, X.; Ludden, M. J. W.; Reindoudt, D. N.; Wessling, M.; Lammertink, R. G. H.*; Huskens, J.*: Microcontact Printing of Dendrimers, Proteins, and Nanoparticles by Porous Stamps. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 797.
47.  Xu, H.; Wang, Y.; Wang, Z.*; Liu, J.; Smet, M.*; Dehaen, W.: Dendritic Tellurides Act as Antioxidant. Chinese Science Bulletin, 2006, 51, 2315.
48.  Xu, H.; Gao, J.; Wang, Y.; Wang, Z.; Smet, M.*; Dehaen, W.; Zhang, X.*: Hyperbranched Polyselenides as Glutathione Peroxidase Mimics. Chem. Commun., 2006, 796.
49.  Zhang, X.*; Xu, H.; Dong, Z.; Wang, Y.; Liu, J.*; Shen, J.: Highly Efficient Dendrimer-Based Mimic of Glutathione Peroxidase. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 10556. (Highlighted by ACS Heart Cut)

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硒是人体一种必须的微量营养元素，在人体发挥着很多重要作用。例如硒是人体谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和硫氧还蛋白酶的活性中心，它对维持生物体的氧化还原平衡，保持细胞内环境的稳定具有重要意义。最近，清华大学许华平教授课题组利用C-Se键的活泼性质，以生物小分子硒代半胱氨酸为原料合成了硒原子掺杂的荧光碳量子点，荧光量子产率可达7.6 %。合成方法绿色高效，无有机试剂的使用，易于分离纯化。研究人员通过体外细胞毒性实验发现，这种硒原子掺杂的碳量子点具有优异的生物相容性。另外电子顺磁共振结果显示这种硒原子掺杂的碳量子点对羟自由基具有很好的清除效果。羟自由基是细胞内一种重要的活性氧物种，过量的羟自由基会对细胞造成严重损伤甚至造成细胞死亡。研究人员通过细胞实验发现，这种硒掺杂的碳量子点可在细胞内广泛分布，且在过氧化物细胞损伤模型中降低了过量的自由基对细胞的损伤，表现出对细胞的保护作用。研究成果已发表于德国应用化学 （Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 129, 10042）。清华大学博士后李凤为本工作的第一作者，许华平教授为通讯作者。

图一：硒原子掺杂的荧光碳量子点的合成及其对细胞中活性氧的清除示意图。

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【报告题目】响应性含硒/碲高分子
邀请讲座人：清华大学 许华平 教授   
时间:  10:00-12:00 am, May. 17th, 2018
地点:  西安交通大学材料学院新材料大楼材料学院第一会议室


摘要：许华平课题组围绕着含硒/碲高分子的设计、合成及组装开展研究，发展硒/碲的高分子合成化学，认识硒与其它元素共价或非共价相互作用的本质，建立起含硒/碲分子组装体与细胞内活性氧物种（ROS）浓度的关联。含硒/碲高分子已被国际同行广泛认为是两类新的对ROS具有良好响应性的生物医用高分子材料。


Redox responsive polymers have attracted wide interest for their promising applications in controllable encapsulation and delivery in physiological environments, where the redox process is constantly and widely present. A series of selenium-containing polymers, including main chain and side chain block copolymers, dendrimers and hyperbranched polymers, have been designed and synthesized for controlled self-assembly and disassembly under various responsive stimuli, which may act as new biomaterials for controlled drug delivery and enzyme mimics.


简介：许华平，教授，清华大学化学系副主任。2001年和2006年分别在吉林大学化学学院获得学士和博士学位，导师为张希院士。2004年4月至2005年3月，在比利时鲁汶大学交流学习一年。2006年8月至2008年7月在荷兰Twente大学从事博士后研究。2008年7月后在清华大学化学系工作，2014年起为清华大学化学系教授。2011年获得“中国化学会青年化学奖”。2014年获国家自然科学基金委“杰出青年科学基金”资助。2015年入选中组部“万人计划”青年拔尖人才，2017年“万人计划”领军人才。2017年起担任美国化学会ACS Biomaterials Science & Engineering副主编。任中国化学会化学教育学科委员会副主任委员、青年工作者委员会委员、化学奥林匹克竞赛委员会委员。主要研究方向为含硒高分子。

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动态共价键是一种在外界刺激下能够发生断裂、生成、重组的特殊化学键。由于动态共价键兼具稳定性和动态性，将它们引入高分子材料中可以在保证材料强度的同时提供独特的响应特征。例如，对自修复材料、形状记忆材料、可降解/再生材料的研究中均涉及到动态共价键。
硒元素是人体必需的一种微量元素。相比于硫元素，硒元素的原子半径更大且电负性更低，因此含硒化合物的化学活性往往比相同结构的含硫化合物更高。近年来，清华大学许华平教授课题组发展了一系列含硒动态共价键，包括Se―Se键、Se―S键、Se―Te键、Se―N键等。其中Se―Se键、Se―S键、Se―Te键分别对不同波长的光具有灵敏的响应性。例如，Se―Se键可以通过自由基机理，在可见光辐照下发生可逆的动态交换反应（图1）。

图1 二硒动态共价交换反应及其机理研究

        将这些独特的含硒动态键引入高分子材料中能够赋予材料特殊的功能。清华大学许华平教授课题组设计合成了含有二硒键的聚氨酯弹性体，利用二硒键的动态交换反应可以实现弹性体在可见光辐照下的自修复过程。他们还制备得到了一种含有二硒键的环氧树脂，利用二硒键的动态交换可以选择性释放材料的内应力，实现信息存储的功能（图2）。此外，基于含硒动态化学的高分子还能用于形状记忆材料、光塑性材料、光控图案化材料及生物医用材料等领域。

图2 含二硒键的环氧树脂用于信息存储材料

        上述工作以题为“含硒动态共价高分子”专论形式发表在《高分子学报》2020年第11期（2020，51(11): 1190-1200, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20134），夏嘉豪博士是该专论的第一作者，许华平教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(基金号21734006，21821001)资助。
        许华平，男，1978年生。清华大学化学系教授。2001年和2006年分别在吉林大学化学学院获得学士和博士学位，导师为张希院士。2004年4月 ~ 2005年3月，在比利时鲁汶大学交流学习1年。2006年8月 ~ 2008年7月在荷兰Twente大学从事博士后研究。2008年7月在清华大学化学系工作，2014年起为清华大学化学系教授。2014年获国家自然科学基金委“杰出青年科学基金”资助。2017年起担任美国化学会ACS Biomaterials Science & Engineering副主编。任北京市化学会副秘书长、中国化学会化学教育学科委员会副主任委员、青年工作者委员会委员。主要研究方向为含硒高分子。


        引用本文  
        夏嘉豪, 谭以正, 许华平. 含硒动态共价高分子. 高分子学报, 2020, 51(11): 1190-1200
        Jia-hao Xia, Yi-zheng Tan and Hua-ping Xu. Selenium-containing Dynamic Covalent Polymers. Acta Polymerica Sinica, 2020, 51(11): 1190-1200
        doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20134

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刺激响应性高分子是指在周围物理或者化学环境发生较小改变时，其结构和性质可以发生响应性改变的一类高分子。肿瘤组织和正常组织往往具有不同的微环境，同时会释放出特殊的生物信号。利用载药高分子对这种内源性信号的刺激响应，可以实现肿瘤部位的精准药物释放，从而提高药物对患病组织的选择性，减小对正常组织的副作用。
        碲元素和硫元素、硒元素同属氧族元素。相比于硫元素和硒元素，碲元素具有更大的原子半径和更低的电负性，使得碲参与形成的化学键键能更低，同时也使碲的低价分子更容易被氧化（图1）。近些年来，清华大学许华平教授课题组发展了一系列两亲性含碲高分子、含碲分子和磷脂分子的共组装体，超支化含碲高分子等体系，它们均对肿瘤组织的活性氧（ROS，含量相当于约100 μmol/L 过氧化氢）具有灵敏的响应性,而不会对正常组织（含量约0.020 μmol/L过氧化氢）作出响应，进而推动了含碲氧化响应性材料的发展。

图1 活性氧响应含碲嵌段高分子

        铂类药物具有良好的广谱抗癌活性，是目前临床癌症治疗中使用最多的化疗药物，但是其存在水中溶解度低，缺乏靶向性，毒副作用强以及患者易产生耐药性等问题，往往无法达到理想的临床效果。利用碲与铂之间优异的配位能力，清华大学许华平教授课题组设计合成了一系列碲铂配位组装体，实现了顺铂药物的有效递送并且降低了顺铂的毒副作用。此外，利用吲哚菁绿、卟啉等光敏剂和伽马射线辐照等方式诱导ROS的产生，可以进一步实现化疗和光动力治疗、放射治疗等多元疗法的联合治疗。　
      上述工作以题为“活性氧响应含碲高分子”专论形式发表在《高分子学报》2021年第8期“庆祝沈家骢院士90 华诞专辑”中，博士生潘烁炯是该专论的第一作者，许华平教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(基金号21734006，21821001)资助。

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7月17日，第五届“科学探索奖”获奖名单正式揭晓，48位青年科学家榜上有名，其中包括清华大学化学系许华平教授。
      个人简介：现任清华大学化学系教授，ACS Biomaterials Science & Engineering副主编，北京市化学会副秘书长，中国化学会化学学科教育委员会副主任。2014年获国家杰出青年科学基金资助，2017年获评中组部万人计划领军人才，2021年获中国化学会高分子科学创新论文奖。首次报道了一系列新型含硒/碲高分子，搭建了无机元素与有机高分子之间的桥梁；发现了一系列新型含硒动态共价键，创制了一系列动态、智能高分子材料；开发了两类可以调控细胞内氧化还原平衡的生物医用高分子材料。
       研究方向：研究成果在新型含硒/碲高分子的设计合成及性能研究方面做出贡献，未来计划在非碳主链高分子方向进行探索。