合成生物学与环境科学研究生哪个前景好?

化学化工与生物工程学院研究生招生介绍
东 华 大 学 化 学 化 工 与 生 物 工 程 学 院
设立纺织化学和染整专业
负责全校化学教学:无机化学(1953)有机化学(1953)分析化学(1953)物理化学(1954)
设立化学纤维专业(1985年划出成立化学纤维工程系,1994年与化学纤维研究所等共同组建材料科学与工程学院)
1992年划出成立环境科学与工程系,1999年机械系暖通专业共同组建环境科学与工程学院
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化学化工与生物工程学院介绍
成立化学化工与生物工程学院
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与生物科学与技术研究所合并
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国家级重点学科上海市重点学科
上海高校一流学科(A类)上海高校高峰学科
上海高校一流学科(B类)上海高校高原学科
纺织科学与工程(纺织化学与染整工程)
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化学化工与生物工程学院介绍
染整学科与纺织、服装学院一起实施优势学科提升规划,作为纺织科学与工程学科的二级学科列入上海市高校一流学科(A类)建设计划及上海市高峰学科建设计划,重在生态纺织染整技术方向开展工作。
化学学科影响力继续扩大,学术成果在国际学术界引起持续影响。化学学科为东华大学唯一入选由总部位于英国伦敦的QS教育集团主持的2015年最新“QS世界大学学科排名”前400名,2010年起化学学科领域持续入围ESI排行榜世界前1%的学科。
生物医学工程学科通过两期校重点学科的建设,已取得一定的成效。基于本学科平台的组织工程、纳米生物医学、生物材料和光子生物医学四个研究方向获得均衡发展,学科布局更趋紧凑。
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化学化工与生物工程学院介绍
纺织化学与染整工程学科
化学包括化学工程与技术学科
生物包括生物医学工程学科
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化学化工与生物工程学院介绍
教职工:124人;专任教师:105人;教授40人、副教授:45人;中国工程院院士1名;教育部“长江学者”1人;国家杰出青年基金获得者3人;国家“青年千人计划”3人;上海市“东方学者”3人(其中1人入选跟踪计划);上海市“千人计划”2人。
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研究生招生及学位点介绍
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化学化工与生物工程学院介绍
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化学化工与生物工程学院介绍
应用化学生物化工化学工艺
有机化学分析化学物理化学化学生物学
纺织品印染工艺纺织品功能整理纺织材料的表面改性新型纺织化学品功能性聚合物材料颜色科学及其应用印染工业与环境
蛋白质工程分子遗传学细胞生物学结构生物学基因工程仿生材料与蛋白药物研发工业微生物学
生物材料与组织工程学纳米医学与药学药用缓控释技术蛋白质工程与仿生大分子生物医用纺织品临床分子诊断
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材料与化工(化学工程)
生物与医药(生物工程)
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纺织品印染工艺纺织品功能整理纺织材料的表面改性新型纺织化学品功能性聚合物材料颜色科学及其应用印染工业与环境
精细化学品的合成与应用功能材料及纳米材料的制备与应用新药的制备与分析绿色化学及过程
药物生物技术酶工程及其应用纺织生物技术环境生物技术生物材料与组织工程
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纺织化学与染整工程(二级)
生物材料学(交叉学科)
纺织化学与染整工程学科于1981年获得硕士学位授予权,1986年获得博士学位授予权;研究方向为染整加工与环境,纺织品功能整理、功能性聚合物材料、纺织材料的表面改性、纺织品印染工艺与控制、颜色科学及其应用等
2005年获得高分子化学与物理博士学位授权点、于2011年获得化学一级学科博士学位授予权。设高分子化学与物理、有机化学、无机化学、分析化学、物理化学和化学生物学等六个二级学科博士点
研究各类生物材料的制备及其在临床医学和生命科学研究中的应用、生物质材料和仿生材料的制备和工程化应用及涉及的材料化学和化学生物学问题研究方向有纤维生物材料与组织工程、诊断材料与技术、生物活性物质载体材料及其控释系统、光子生物医学等。
化学化工与生物工程学院介绍
一、纺织化学与染整工程学科学位点介绍
,魏鹏(讲师):weipeng@,地点:复合材料协同创新大楼六楼601-611,626,628
研究方向:响应型分子功能材料、生物分子的示踪及诊疗一体化在研项目:自然科学基金、科技部纳米专项等。
博士生导师,东华大学化学化工与生物工程学院院长2001年入选上海市科委启明星计划2004年入选上海市科委启明星跟踪计划2004年获国家杰出青年基金资助2007年入选上海市优秀学科带头人计划
2019年获上海市自然科学基金已发表论文17篇,引用400余次
号学院楼2楼2098室
即将迁往:复合材料协同创新大楼6楼
智能聚合物/染整过程的二维相关光谱分析
功能、智能与仿生聚合物课题组
“化学工程与技术”硕士点导师
以‘化学工程与技术’及其相关领域为主的工程类学科
结合东华大学纺织特色、立足上海行业发展、面向企业及社会需求
材料与化工(化学工程)研究方向
(1)精细化工精细有机化学品的合成、分离及应用。(2)材料化学工程以导电胶粘剂、高分子微胶囊、聚电解质、可生物降解聚合物、耐高温电气绝缘材料、先进复合材料基体树脂、功能性粘合剂、涂料等为研究对象,并开发相应的生产与应用工艺。(3)药物化工研究医药中间体的合成与表征、抗肿瘤药物的开发、天然药物分离、提取及应用、新药(合成药、天然药物、多肽药物)合成工艺等方面的研究开发。(4)绿色化学与化工从事生物酶化学、酶的制备、修饰及应用、生物表面活性剂、生物高分子、有机化合物绿色和清洁合成工艺等的研究开发。
材料与化工(化学工程)研究内容
材料与化工(化学工程)硕士点导师
上海市高级专家鲁希华教授:美国北德克萨斯大学材料科学与工程专业博士。研究方向:智能高分子水凝胶、纳米水凝胶、及高分子微胶囊的基础及应用。全球500强企业美国国际香精及香料公司研究员(Research Fellow)。
谢孔良教授:大连理工大学精细化工专业博士。研究方向:功能材料、染整新技术与相关理论。东华大学博士后国家重大项目评审专家,全国染料标准化委员会委员
“上海市青年科技启明星”罗艳 教授:东华大学纺织化学与染整工程博士,美国内布拉斯加大学林肯分校访问学者。研究方向:精细化学品制备及应用,微胶囊技术研究开发,绿色整理技术及工艺开发。“上海市粘接技术协会” 副秘书长中国纺织工程学会高级会员“桑麻”纺织科技一等奖
“上海市浦江人才”张煊 副教授:厦门大学分析化学理学博士。研究方向:超分子自组装、荧光传感和分子识别、有机光电材料和功能纳米材料。日本九州大学博士后大阪大学太阳能化学研究中心博士后日本国立材料科学研究所(NIMS)有机纳米材料中心博士后。
“上海市青年科技启明星”虞鑫海 高工:东华大学高分子材料专业博士。研究方向:电子化学品、无卤阻燃剂、无卤阻燃材料、耐高温高分子材料以及功能高分子。“上海市粘接技术协会” 副理事长与企业合作成立了“东华大学金鹏电子化学品技术中心”,为科研成果的产出与快速转化创建了良好的工作平台。
“校特聘研究员”焦玉聪博士 :复旦大学高分子化学与物理博士。研究方向:聚合物凝胶结构的设计制备及电池应用研究,单分散纳米晶合成及自组装,新能源锂离子电池材料开发。美国西北大学博士后美国东北大学博士后
李洪启 副研究员:中国科学院兰州化学物理研究所博士。研究方向:黄酮类和香豆素类化合物的合成与性能;含硫杂环新型分子材料的研究;精细化学品的合成。京都大学日本学术振兴会博士后研究员;日本爱媛大学访问学者;爱克斯-马赛大学法国国家科学研究中心研究员。
杜鹃 副教授:东华大学纺织化学与染整工程专业博士。研究方向:助剂合成及应用,导电高分子的合成及应用,微胶囊技术在纺织染整工程中的应用研究。主要从事印染助剂、导电聚合物合成及应用,节能减排印染工艺开发。
刘栋良 副教授(博导):大连理工大学应用化学专业博士。研究方向:精细化学品合成及应用、新药的制备与分析,工业催化。主要从事基因载体阳离子类脂设计、合成、及生物学应用研究。
钟毅 副研究员:东华大学纺织化学与染整工程专业博士,加拿大英属哥伦比亚大学访问学者。研究方向:纺织印染清洁生产。主要从事Pickring乳液/微胶囊制备及其在印染中的应用。
石小迪 副研究员:中国科学院化学研究所理学博士,上海市青年科技英才扬帆计划获得者。研究方向:智能高分子水凝胶、纳米水凝胶,仿生材料、纳米材料及光学功能材料,晶体自组装研究。
侯磊 师资博士后(硕导):复旦大学高分子科学系理学博士,上海市青年科技英才扬帆计划获得者。研究方向:水凝胶在智能窗户/电子皮肤等的应用探索,智能聚合物响应机理的分子光谱研究,染整工艺过程中相关机制的分子光谱研究。
吴慧青副教授:复旦大学高分子科学系博士。研究方向:水处理分离膜的制备、表征及应用,电池隔膜的制备及性能研究,功能膜的制备、表征及应用。新加坡南洋理工大学博士后。
基础化学部主要硕士生导师
侯煜 副教授:美国艾莫利大学博士。研究方向:含有过渡金属的多金属氧酸盐合成、表征及光催化分解水活性研究,第五族多氧铌酸盐的合成以及水溶液性质研究,手性多金属氧酸盐的合成及表征。美国Sandia National Laboratories博士后美国Oregon State University博士后
杨常玲副教授:工学博士,中国化工学会会员。研究方向:储能材料电化学,炭电极材料的合成与应用,碳纤维表面处理
“上海市高校特聘教授(东方学者)”宣为民 校特聘研究员:上海交通大学应用化学博士。研究方向:催化和能源材料,手性晶态多孔材料,高核簇合物的组装和机理。英国格拉斯哥大学博士后ACS, RSC, Wiley等学术期刊审稿人英国皇家化学会会员
四、生物医学工程、生物化学与分子生物学、生物与医药(生物工程)学位点介绍
生物类学科研究生教育发展历程
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生物化学与分子生物学硕士点
生物工程专业学位硕士点
生物工程功能材料(生物方向)本科专业
生物类学科硕士学位点支撑平台
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分子生物学与结构生物学
1)用蛋白质反式剪接技术开发蜘蛛丝蛋白质研究;2)蛋白质内含子介导的蛋白质连接技术研究;3)蛋白质、RNA等生物大分子结构研究;4)微生物的化学遗传学。

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1)纺织用新酶的设计、修饰、合成、纯化和应用研究,催化反应机理的研究。2)纺织工业酶制剂的开发及在纺织加工生产中的应用研究。
朱利民 洪枫张兴群杨雪霞
曹张军 杨光 聂华丽 权静

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新药研发及纳米生物技术
1)光动力新药及其对肿瘤等疾病的诊治作用研究;2)分子靶向抗肿瘤新药及降压新药研发;2)纳米生物技术。

董杉是加拿大多伦多大学博士,专业领域原为材料科学。他藉由带队参与iGEM(国际基因工程机器大赛)开始接触到合成生物学,进而参与到合成生物学的研究与科普工作中来。

一个看似平常的周末,美国麻省理工学院媒体实验室主任伊藤穰一教授邀请了一些学生和朋友到家中做客。除了聊天、喝酒之外,他们还多了一个活动——入侵大肠杆菌的基因组。对,就在伊藤教授家的厨房里,包括他的学生朱莉·勒高特在内的一群没有系统接受过高等生物学教育的人,在“生物极客”贾斯汀·帕哈拉博士的带领下,用“简陋”的设备体验了一次听起来非常神奇的生物实验。这听起来是不是很酷?随着以合成生物学为代表的生物技术的爆发式增长,这样的事情其实离我们一点也不远。在吃惊之余你是否会好奇,什么是合成生物学?为什么它的发展会带来“生物极客”的普遍出现?好吧,那我们就一起来聊聊合成生物学。

到底什么是合成生物学?这个看似简单的问题其实却很难回答。一方面,与其他成熟学科相比,这个在本世纪初才诞生的生命科学的崭新分支,其理论体系远未完善,很多工作尚处于起步甚至萌芽状态,作出定义与结论似乎为时尚早。另一方面,合成生物学的研究范围又非常广泛,从传统代谢发酵到热门的人造生命,从生物材料制造到生物医药研发……不同领域的研究者往往见仁见智地从自己的角度出发,对合成生物学作出阐释。因而究竟该如何定义合成生物学,也存在着巨大的争议。曾有人调侃说,如果你向5个专家询问合成生物学的定义,那么最终你会获得6个答案——你自己会总结出一个新的定义。

不过,在合成生物学的一些基本要点上,大家的看法还是趋于统一的。從字面上来说,合成生物学就是要去研究如何“合成”生物,或者说如何“制造”生物。也就是说,与传统生物学通过解剖、解构生命体的方法,不断深入研究生命内在的构造、组成、运作方式等不同,合成生物学的研究方向是完全相反的。它在我们对生命密码——基因(遗传因子)的组成、结构及功能了解的基础上,从最基本的要素开始一步步建立生物零部件,再用这些生物零部件拼装成基因回路,使拥有这个基因回路的生命体按照我们设计的方式工作。

换句话说,我们可以认为合成生物学是以工程学理论为指导,设计和合成各种复杂生物功能模块、系统甚至人工生命体,应用于特定的化学物生产、生物材料制造、基因治疗、组织工程等的一门综合学科。

这里有以下两点特别值得说明。第一,合成生物学是一门综合学科。在生物学范畴内,合成生物学综合了分子生物学、基因组学、蛋白质组学、生物信息学、系统生物学等诸多分支学科;而在生物学之外,它用到了工程学、计算机科学、数学、控制学等众多领域的知识和方法。

第二,合成生物学是一门高度工程化的学科。工程学的研究方向、思路、方法与自然科学有较大区别。简单说来,自然科学是想方设法去探究未知,而工程学则是基于已知去构建我们所需要的东西。工程产品的构建需要经历设计—研制—测试—修改—再测试—获得产品的过程,这在合成生物学的研究中得到充分体现。

《科学美国人》杂志编辑比艾罗曾以计算机为例,来说明合成生物学:如果将生命体比作电脑,那么,由许多核酸组成的程序——基因,就是生命的操作系统。合成生物学想做的,就是通过改写或创造基因,让生命体表现出预期的行为,执行预定的工作。但是,有时候我们会把生命体的程序写“错”了,就像你把电脑的操作系统弄坏了一样。电脑会因此死机,而生命的机器也会因此不正常运作甚至死亡。通过不断尝试,累积成功和失败的经验,人们会渐渐了解生命程序的规则和语法,进而掌握撰写生命蓝图的法则。

合成生物学的诞生可以追溯到二十世纪六七十年代。包括基因回路的研究、基因转录的蛋白调控以及DNA重组技术等在内的多种技术和认知,为合成生物学奠定了技术基础。

1978年,波兰科学家瓦克劳·希巴尔斯基(Waclaw Szybalski)在对发现限制性内切酶的诺贝尔奖获得者进行的评论中,首次提到“合成生物学”这个词。同时,他还提出了“我们不仅可以利用现存的、已经分析过的基因,而且还可以创造和研究新的基因组组成方式”的合成生物学思想。

1980年,“合成生物学”一词首次出现在学术刊物上。2000年,在旧金山举行的美国化学会年会上,“合成生物学”再次被提出。当然,那时的“合成生物学”概念尚未脱离遗传工程的范畴,与现在的观点还有较大的区别。2000年后,在恩迪(D.Endy)、基斯林(J.D.Keasling)、斯莫克(C.D.Somlke)等众多科学家的推动下,合成生物学作为生物学领域里一个崭新的分支,开始飞速发展。随着模拟逻辑门的基因调控线路的出现以及大肠杆菌成像系统的研制成功,合成生物学逐渐发展成为一门独立的新兴学科。

2010年5月20日,美国传奇基因遗传学专家、合成生物学先驱克雷格·文特尔宣布,世界首例人造生命体诞生,让合成生物学再次成为世界关注的焦点。这个完全由人造基因控制的单细胞细菌,被命名为“辛迪娅”。这项具有里程碑意义的实验表明,新的生命体可以在实验室里“被创造”。名为“辛迪娅”的人造细菌内核是移植于实验室、完全人工合成的基因组,科学家们在“辛迪娅”DNA上写入4个“水印序列”,使其有别于同类的天然细菌,以便在这种生物的后代中识别它的“祖先”。

合成生物学的关键技术支持

合成生物学的最终形成主要依赖于四个方面的突破:一是低成本、高通量的DNA合成技术;二是快速、廉价的DNA测序技术;三是多年研究积累所获得的特性较好的生物模块;四是工程化设计。而以下三大前沿技术,更是促进合成生物学快速发展的重要基石。

基因编辑技术(特别是CRISPR/Cas9技术)

CRISPR/Cas9是一项靶向基因编辑的革新技术,可直接用于基因突变或敲除。相较于以基因重组为基础的传统基因编辑技术,CRISPR/Cas9技术操作简单、成本低、编辑位点精确、脱靶率低。其基因编辑效率超过30%,大大降低了基因编辑的时间成本和经济成本。基因编辑技术是生命科学研究的核心技术之一,通过对基因组序列进行精确地靶向性修改,可以实现人类疾病治疗以及微生物和动植物的性状改良,在生物医学、农业育种和工业微生物改造方面,具有重大的应用前景。

人造生命的成功离不开DNA 组装技术的蓬勃发展。近年来,根据非典型酶切连接、PCR、同源重组、单链退火拼接等原理发展起来的各种 DNA 克隆和组装技术,为合成生物学更加快速而高效地进行大片段 DNA 克隆和组装,提供了技术支持。其后几年,人们致力于更新DNA组装技术,提高重组效率和大尺度DNA的组装率。

定向进化指的是在实验室条件下创造突变,并对突变文库施加筛选压力,从而筛选出具有期望表型的突变体。虽然定向进化是解决合成生物学问题的有力工具,但也受到文库大小、筛选效率和进化实验所需时间等因素的限制。不过,不断出现的新方法已经可以用于缓解定向进化的这些限制,如体内定向进化。体内定向进化策略可以简化定向进化的实验操作,减少人为因素的干扰,加快重要功能基因的筛选。

合成生物学的发展与挑战

2000年,《自然》(Nature)杂志报道了人工合成基因线路的研究成果。从此,合成生物学在全世界引起了广泛的关注与重视。科学家认为,合成生物学在医学、制药、化工、能源、材料、农业等领域都有广阔的应用前景。

有观点认为,未来20至30年间,合成生物学将如计算机与互联网技术一样,为人类带来一次影响深远的革命。它所带来的不仅是技术的进步,而且是技术的普及。文章开头我们所提及的“生物极客”,将同如今的计算机编程高手一样遍布全球。

合成生物学具有工程化背景,因此其科研成果不仅在实验室内不断获得突破,而且更在商业领域中异军突起,被认为是未来创业的新热点。例如2017年8月底,合成生物学领域的“黄金组合”——麻省理工学院电子工程与生物工程副教授、创业明星卢冠达(Timothy Lu)和他的导师MIT生物工程学教授、合成生物学先驱詹姆斯·柯林斯(James C.Collins)共同创立的生物技术公司——Synlogic,以反向兼并股东公司Mirna Therapeutics的方式在纳斯达克上市。而在此之前,该公司已经累计获得了超过1.4亿美元的融资。

然而,合成生物学的发展也面临着诸多挑战。在技术层面,尽管我们可以合成各类生物“部件”,单个“部件”也可以被鉴定,然而预测各个部件是如何形成一个整体进行共同运作的,对科学家来说仍是一个挑战。

其中一個重要的原因在于,即便是像大肠杆菌这种人类了解最为透彻的模式生物,其活细胞内的复杂环境导致基因调控也异常复杂,并会产生不可避免的副反应。因此,无细胞合成生物学由于不需要为细胞提供生长所需的辅助环境,为解决上述问题提供了有力的支撑。

2014年,来自哈佛大学Wyss生物工程研究所、波士顿大学等处的研究人员,公布了一种基于纸质的非细胞环路(纸张基因网络)。

2016年,美国麻省理工学院(MIT)研究团队提出,将不同遗传线路包裹在脂质体液滴中。这些脂质体拥有与细胞膜非常相似的脂肪膜,可扮演人工细胞的角色,除了能识别DNA和合成蛋白质外,没有其他任何细胞功能来阻止它们之间的相互干扰,从而可串联成更加复杂的遗传线路。

2016年,美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员,研发出一种无需细胞培养、人工合成蛋白质的新系统。此外,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队,利用葡萄糖作为原料,在无需细胞的条件下合成了相当重要的合成积块乙酰辅酶A。这既摆脱了活细胞的限制,又保留了生物合成体系的高效率,为生产塑料、生物燃料和新药铺筑了一条新的道路。

从非技术层面看,合成生物学的研究对象是活的生命体,研究目的是制造新的生命体,而生命体本身又具有繁殖、突变、进化等特征,因此,其研究始终面临着生命伦理学风险以及社会安全风险。这样,各种法规制度的制定与完善,以及找到生物技术所带来的生物安全问题的解决办法,也是合成生物学发展所面临的挑战。

北京大学深圳研究生院杨世和团队主要最新研究集锦

杨世和教授(H指数:112,数据来自谷歌学术)

国家海外杰出青年基金获得者

广东省纳米微米材料研究重点实验室主任

北京大学化学生物学与生物技术学院 教授

通过沸石结晶调控来得到理想的拓扑结构、化学组成、晶体尺寸和多级孔道结构是一个复杂的过程,这其中各种因素相互影响,共同决定沸石的结晶过程,有机小分子致介孔剂对沸石合成的作用机制仍需要进一步厘清,功能的合理设计极具挑战性。例如在LTA沸石的结晶过程中,具有相似结构的两性离子左旋肉碱和乙酰基左旋肉碱起到了完全不同的作用。左旋肉碱不改变沸石生长动力学,但充当了致介孔剂,而乙酰基左旋肉碱则极大地阻碍结晶并改变了晶体的各向异性。我们通过综合性的原位表征技术和密度泛函理论计算相结合,揭示了有机小分子作用于沸石结晶的机制,厘清了有机分子构象对无机结晶的显著影响。具有扩展构象的左旋肉碱通过羧基阴离子与沸石骨架铝螯合,从而原位脱金属产生介孔。具有折叠构象的乙酰基左旋肉碱趋于经由乙酰基吸附在LTA晶体{110}晶面上,从而使晶体形态从立方变为十二面体。这项研究为使用结构设计有机分子定制沸石结晶开辟了前景。

该研究成果发表在《化学通讯》期刊上(Chem. Commun., 693-14696, DOI10.965D),该工作由杨世和教授和洪梅副教授指导,董磊和与山东大学翟冬博士为论文共同第一作者,该工作得到了国家自然科学基金,广东省自然科学基金,深圳市科技创新委员会等的基金支持。

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