WILEY访谈——华东理工大学刘润辉教授

人物访谈

模拟多肽的高分子生物材料既保留了天然多肽的生物活性,又提高了稳定性,降低了成本,在抗耐药菌生物材料与药物、抗生物黏附和植入异物反应材料等领域展示出巨大的应用前景。本期WILEY人物访谈华东理工大学刘润辉教授将与读者们畅谈模拟多肽的高分子生物材料并分享他的人生经验与科研心得。

个人简介

刘润辉教授,2001和2004年分别在华东理工大学获得学士和硕士学位。2009年在美国普渡大学化学系有机化学专业获得博士学位。后分别在美国加州理工学院和威斯康星大学-麦迪逊从事博士后研究。2014 年底回国任华东理工大学教授。目前课题组主要方向为模拟天然多肽的高分子生物材料,具体研究包括聚合方法、天然多肽模拟聚合物、抗菌生物材料和药物、抗生物黏附和植入异物反应材料,以及抗耐药肿瘤等方向。近5年,作为通讯作者在CCS ChemistryJ. Am. Chem. Soc.(3篇)、Angew. Chem. Int. Ed.(5篇)、Nat. Commun. (5篇)、Adv. Funct. Mater.(3篇)、Adv. Sci.(2篇)、J. Med. Chem.(2篇)等高水平期刊发表论文50余篇。研究成果多次被国内外专家撰文做研究亮点评述,入选华东理工大学首届“年度十大学术进展”。入选青年海外高层次人才计划、上海“东方学者”、霍尼韦尔学者、上海青年优秀学术带头人,获2019年中国生物材料学会生物医用高分子材料分会“优秀青年奖”。担任中国生物材料学会生物材料表界面工程分会委员、学术期刊Discover MaterialsSmart Materials in Medicine编委、Chinese. Chem. Lett.青年编委、Biomater. Sci.J. Mater. Sci. Technol.抗菌专刊客座编辑。

科研访谈

MVC:请您简单介绍一下课题组目前的主要研究工作?

刘润辉(LRH):课题组目前的主要研究工作是模拟天然多肽及功能的合成高分子生物材料。我们课题组建立并逐渐完善基于NCANTA开环聚合的多肽聚合物(氨基酸聚合物)合成方法,并在合成方法学的基础上设计制备模拟天然多肽结构和功能的生物相容性高分子材料,包括抗细菌、抗真菌、抗肿瘤生物材料、促细胞黏附和组织修复再生的功能性生物材料、抗非特异性蛋白吸附及抗植入异物反应的材料。

MVC:近年来,您在高/超分子生物材料领域取得了丰硕的研究成果,您有关解决植入材料异物反应的理解发表在《Advanced Functional Materials》(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2007226),请您为读者分享一下抗异物反应新材料相较于传统抗异物反应策略有何优势?能否完全替代传统植入材料?

LRH:新材料策略相较于传统策略具有普适性,新材料有望应用在植入体本身、传感器涂层和细胞封装治疗等各个领域。传统策略包括调整植入材料物理性质、配合抗炎症药物和生物活性修饰等方法,在一定程度和范围内解决了异物反应问题。然而,这些策略都有各自的局限。如何设计材料的物理性质能够最大限度的减轻异物反应始终没有一个既定的规则和经验,且不同的植入材料和器械需要特定的物理性质。因此该方法仅在一些特定的条件下适用,不具有普适性。通过结合抗炎药物或抗炎蛋白类抑制剂是抵制炎症和异物反应常用的策略。但是这些药物或生物制剂会带来毒性和副作用的担忧。生物活性策略同样也非普适方法。对于纷繁多样的生物材料,通常需要针对每一种特定用途的植入体或医疗器械的表面进行特定的功能修饰才能满足需求。相比之下,通过材料策略来避免异物反应可以有多样化的设计思路,可以避免药物的使用和毒性的担忧。通过抗异物反应新材料的策略,许多植入材料或医疗器械有望突破自身的局限,在未来成为功能优异的产品。

MVC:您在Wiley旗下的期刊上发表了多篇论文,哪篇论文让您最为欣赏?为什么?

LRH:我们努力发精品论文,做深入研究。因为实在不好取舍,我就讲讲我们最近刚被接收即将发表在Adv. Sci.上的一篇研究论文吧。这个工作报道了我们通过无规聚合物模拟具有特定序列和结构的蛋白的突破性成果。我们通过氨基酸无规共聚物可以实现高效模拟Fibronectin,获得模拟Fibronectin功能的普适性的与各种生长因子高效结合。例如,优选聚合物与生长因子的结合能力已经接近于Fibronectin与生长因子的结合能力。这一设计思路打破了传统模拟功能蛋白与受体蛋白相互作用依赖蛋白片段或者经氨基酸替换或者改造的序列可控多肽的设计思路,彻底摆脱了对原有功能蛋白中氨基酸序列模板的限制和依赖,可实现快速构建功能蛋白模拟聚合物及实现与受体蛋白的高效结合,并展示相应的生物学功能。(Zhang, W.; Wu, Y.; Chen, Q.; Zhang, H.; Zhou, M.; Chen, K.; Cao, C.; Guo, H.; Xu, J.; Liu, H.; Lin, H.; Liu, C.; Liu, R.* Statistic Copolymers Working as Growth Factor-Binding Mimics of Fibronectin, Adv. Sci. 2022, DOI: 10.1002/advs.202200775.

MVC:从西拉法叶特、帕萨迪纳到麦迪逊,在美国多年的学习和工作经历为您的生活和科研工作带来了什么影响?

LRH:在求学和工作的过程中,最深刻的感受和影响都来自身边的学者们。我所经历过几个实验室的导师和教授、接触过的很多学者对科学研究都拥有发自内心的高度热爱、极度专注和近乎痴迷的执着。一谈到科学研究的话题,他们就会立刻两眼放光。那种发自内心的热情和探索真理的坚持深深地感染到了我。

MVC:您在选择研究生的时候有什么标准?对有志从事科学研究的同学们有什么建议?

LRH:我希望学生有好奇心,发自内心的喜欢探索未知世界和热爱科学。希望学生勇于接受挑战、肯于潜心钻研、立志突破前人,以一技之长服务祖国、贡献社会。对有志从事科学研究的同学们的建议培养自己对科研的兴趣,努力做好基础知识和技能的储备,静心做系统性研究,扎根实验室潜心科研,争取突破性的成果。我们年轻一代科研工作者必须按照国际评价标准来要求自己,才能在学术界生存,在科学上有生命力。这也是我对自己的要求。

MVC:科研工作之余,您如何平衡生活和工作?您最大的爱好是什么?

LRH:钓鱼(可惜再也没有时间了)。在读博士期间最煎熬的时光,我喜欢跟朋友一起去钓鱼。有时候会碰到晴天暴晒或者大雨倾盆,而且永远不知道什么时候能钓上鱼;可能一天没有收获,也可能瞬间爆仓。不过,只要坚持就有希望!往往是经历了可能大半天的等待和失落之后,突然得到意想不到的收获。做研究亦是如此。