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研究方向

1. 拓扑结构高分子在体积排除色谱中的分离
体积排除色谱被广泛用来表征拓扑结构高分子试样的分子量分布以及支化参数,但通常认为其表征结果只能用作定性分析。虽然这一局限可以通过比如联用激光小角散射光度计的方法得以突破,但按照体积排除分离机理,当试样中存在拓扑结构不同但尺寸相当的高分子时,色谱峰会发生重叠,即便采用多检测器联用技术也只能获得平均信息。在本项目中,我们结合可代表现阶段最新发展水平的对体积排除色谱分离的计算/模拟方法,通过理论计算/模拟来预测在表征拓扑结构高分子时色谱峰发生重叠的情况,探索计算/模拟在描述甚至预测拓扑结构高分子的淋出曲线方面的应用。本项目以研究环形和梳形拓扑结构为主,采用更接近实验条件的高分子真实链模型,重点考察体积排除效应对预测结果准确性的提高。鉴于体积排除色谱在表征拓扑结构高分子中的重要角色,该工作不但具有重要的基础研究价值,而且在对拓扑结构高分子的更精确表征方面有潜在的应用价值。


2. DNA在微纳米通道中的构象及动力学研究
揭示高分子在空间受限条件下的构象性质及运动规律是高分子科学研究中的一个基本物理问题。?对这一问题研究的突破与进展一方面在高分子的凝胶渗透色谱分离、凝胶电泳、微流控技术、聚合物涂层、高分子超薄膜以及利用聚合物自组装构造有序纳米结构器件等方面有着重要的科技应用前景;另一方面也有助于我们更好地理解细胞与分子生物学中的很多现象,例如生物大分子在细胞中的存在形态及其功能。在过去的三年时间里,我们和明尼苏达化工系的Kevin D. Dorfman教授课题组一起致力于通过理论与计算机模拟解决DNA在微纳米通道中的构象及动力学性质这一课题,从深层次上挖掘经典的“链滴”模型和“曲棍”模型不能很好地吻合实验结果的物理原因。

值得一提的话,通过纳米管道使受限DNA分子链在平衡态下拉伸的技术已经应用在Bionano Genomics公司(http://www.bionanogenomics.com/)的Irys单分子基因组结构成像系统中。这一技术可是相当的酷,可以实现每小时内完成几个GB的DNA分子的线性化和成像。


3. 大分子与生物表界面
生物医用材料的表界面是材料与生命体系相互识别的关键场所,是连接材料和生命体的桥梁。揭示材料和生物体的界面相互作用规律,实现材料的生物相容和对生命体的功能诱导,几乎是所有生物材料的研究和应用首先和必然面对的关键共性问题。围绕这一亟待透彻认识和解决的基本科学问题,我们大分子与生物表界面实验室(MacBio)立足于高分子学科,利用与生物医学交叉融合的优势,从分子层面上设计和构建生物活性材料表面入手,利用先进的表征手段,拟阐明生物分子、细胞与材料相互作用的机制,并在这些理论研究的基础上设计和制备体内植入材料、生物检测材料、生物分离材料等。大分子与生物表界面实验室于2010年由陈红教授带头组建,并在陈红教授的带领下不断发展壮大。目前,团队成员的科研专长涵盖化学合成、结构表征,分子与细胞生物学以及理论与计算模拟等不同领域。我们力求通过多学科交叉融合赋予大分子与生物表界面实验室蓬勃的生命力。

MacBio实验室主页:http://macbio.suda.edu.cn/index.aspx