陈志钢 教授 博士 研究领域: 新材料,石油炼制,石油化工,精细化工,生物医药 研究方向: 半导体纳米材料、光热转换材料、癌症诊疗、海水淡化、智能变色 所在单位: 东华大学

基本信息

所在单位:
东华大学
机构细分:
材料科学与工程学院
单位类型:
高等院校
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
1998.09—2002.07  华中师范大学化学学院,本科
2002.09—2005.07  华中师范大学化学学院和纳米科技中心,硕士生
2005.09—2008.06  复旦大学先进材料实验室,博士生
工作经历:
2008.07—2010.08   东华大学材料学院,讲师
2008.10—2009.12   德国马普胶体和界面研究所,洪堡学者
2010.09—2013.08   东华大学材料学院,副研究员
2013.09— 今       东华大学材料学院,研究员
专家介绍:
主要研究光热转换材料及其在肿瘤诊疗、海水淡化、智能变色等领域的应用。先后主持省部级以上项目15项,包括5项国家自然基金。入选上海市青年科技启明星、曙光学者和教育部青年长江学者。截至2020年5月,共发表SCI论文150余篇,其中影响因子大于10的论文有24篇;获授权专利20项。所有论文共被引用1.1万余次,他引1万余次;ESI高被引论文15篇;H因子为44。两次入选(2016、2018年)美国科睿唯安(Clarivate Analytics)发布的全球“高被引科学家”名单,连续4年入选(2016-2019年)Elsevier发布的 “中国高被引学者榜单”。 获2018年度上海市自然科学一等奖(排名第二)。肿瘤诊疗领域主要进展有: 

(1) 提出构筑高效近红外光热材料的新策略。 

利用光学微腔效应优化NIR光吸收:设计和制备CuS超结构,超结构由纳米片组装而成,可充当光学微腔便于多次反射/吸收光,促使光吸收比纳米片提升100%,光热性能提高50%。将该材料水溶液注入小鼠肿瘤内,980 nm激光照射10分钟可消融体内癌细胞(Adv. Mater. 2011, 23, 3542;ESI高被引论文)。

揭示高浓度氧空位可带来NIR光吸收:传统氧化物没有增强的NIR光吸收。以WO3为例,引入高浓度氧缺陷(~1021 /cm3),制备了W18O49纳米线。氧缺陷带来强的表面等离子共振效应(LSPRs)、NIR光吸收和光热效应。将W18O49纳米线水溶液注入小鼠肿瘤部位,980nm激光光照10分钟后,照射区域癌细胞完全被消融(Adv. Mater. 2013, 25, 2095;ESI高被引论文)。

(2) 发展光热和化疗协同效应高效治疗肿瘤的新体系     

实现纳米凝胶中药物的可控释放:开发具有热响应(LCST=42°C)的纳米凝胶,并负载了光热材料CuS和抗癌药DOX,从而得到智能微胶囊。当微胶囊到达肿瘤部位,用近红外激光精确定位照射肿瘤,微胶囊会吸收光产生热,导致肿瘤温度升高(~47°C),从而带来光热治疗作用。同时高温(>42°C)促使微胶囊释放药物,带来化学治疗。光热/化学联合治疗可有效杀死癌细胞,抑制肿瘤的转移;24天治疗后动物肿瘤消失(Adv. Mater. 2016, 28, 245, ESI高被引论文,封面论文)。

发展新型 “All-in-one”型光热-化疗纳米材料:传统的光热和化疗协同体系都是多组分复合材料,合成复杂。为解决以上问题,制备出蓝色Te纳米针,其展现强的近红外光吸收。915 nm激光照射时,Te纳米针展现优异光热效率(43.9%),还具有抗癌活性。这种协同的光热和化疗效应实现了肿瘤高效治疗(Adv. Healthcare Mater. (2018, 7, 1800643)。 

(3) 建立 构筑“All-in-one”型成像-化疗纳米材料的新方法

调控形貌: 通过形貌调控,制备了尺寸约为350 nm、带有高浓度Fe缺陷的FeS2颗粒,其展现增强的NIR光吸收、较好的光热效率(33.1%)和磁性,可用于肿瘤的光热治疗和MRI成像(Adv. Funct. Mater. (2016, 26, 8231)。

高价元素掺杂:利用高价Sb/Nb元素掺杂,将白色SnO2和TiO2纳米晶分别改性为黑色Sb5+掺杂SnO2和蓝色Nb5+掺杂TiO2纳米晶,纳米晶出现增强的NIR光吸收。同时重金属掺杂带来CT成像功能。在1064 nm激光照射下,两种纳米晶都具有优异的光热效应,成功用于NIR/光声/CT成像引导下的肿瘤光热治疗(Nanoscale 2017, 9, 9148; 2018, 10, 2542)。

硫醇配体调控:通过硫醇配体来包裹重金属(例如Bi)纳米晶,可防止Bi金属核被氧化同时诱导表面生长Bi3+。Bi纳米晶展现强NIR光吸收和光热效率(45.3%)。静脉注射的纳米颗粒可富集在肿瘤处,实现CT成像和协同治疗(Biomaterials (2018, 161, 279)。

科研能力

研究领域:
新材料,石油炼制,石油化工,精细化工,生物医药
研究方向:
半导体纳米材料、光热转换材料、癌症诊疗、海水淡化、智能变色
中文标签:
喷射沉积;多层喷射沉积;生物应用;致密化;表面功能化;耐热铝合金;上转换发光;制备;光热转换;力学性能
英文标签:
Photothermal Therapy;Nanostructures;Carbon Fiber Cloth;Seawater Desalination;Chemotherapy;Photothermal Conversion;Photocatalysis;CUS;Sonodynamic Therapy;Photodynamic Therapy
论文著作:
1. Semiconductor Heterojunction Photocatalysts: Design, Construction, and Photocatalytic Performances
Huanli Wang; Lisha Zhang; Zhigang Chen; Junqing Hu; Shijie Li; Zhaohui Wang; Jianshe Liu; Xinchen Wang
CHEMICAL SOCIETY REVIEWS, 2014

2. Hydrophilic Cu9s5 Nanocrystals: A Photothermal Agent with A 25.7% Heat Conversion Efficiency for Photothermal Ablation of Cancer Cells in Vivo
Qiwei Tian; Feiran Jiang; Rujia Zou; Qian Liu; Zhigang Chen; Meifang Zhu; Shiping Yang; Jinglong Wang; Jianhua Wang; Junqing Hu
ACS NANO, 2011

3. Hydrophilic Flower-Like CuS Superstructures As an Efficient 980 Nm Laser-Driven Photothermal Agent for Ablation of Cancer Cells.
Qiwei Tian; Minghua Tang; Yangang Sun; Rujia Zou; Zhigang Chen; Meifang Zhu; Shiping Yang; Jinglong Wang; Jianhua Wang; Junqing Hu
Advanced Materials, 2011

4. Sub-10 Nm Fe3O4@Cu(2-x)S Core-Shell Nanoparticles for Dual-Modal Imaging and Photothermal Therapy.
Qiwei Tian; Junqing Hu; Yihan Zhu; Rujia Zou; Zhigang Chen; Shiping Yang; Runwei Li; Qianqian Su; Yu Han; Xiaogang Liu
Journal of the American Chemical Society, 2013

5. Fabrication of Flower-Like Bi2WO6 Superstructures As High Performance Visible-Light Driven Photocatalysts
Lisha Zhang; Wenzhong Wang; Zhigang Chen; Lin Zhou; Haolan Xu; Wei Zhu
Journal of materials chemistry, 2007

6. High-precision, Large-Domain Three-Dimensional Manipulation of Nano-Materials for Fabrication Nanodevices
Rujia Zou; Li Yu; Zhenyu Zhang; Zhigang Chen; Junqing Hu
Nanoscale Research Letters, 2011

7. Bi2WO6 Micro/nano-Structures: Synthesis, Modifications and Visible-Light-driven Photocatalytic Applications
Lisha Zhang; Huanli Wang; Zhigang Chen; Po Keung Wong; Jianshe Liu
Applied Catalysis B Environment and Energy, 2011

8. Sonochemical Synthesis of Nanocrystallite Bi2O3 As a Visible-Light-driven Photocatalyst
Lisha Zhang; Wenzhong Wang; Jiong Yang; Zhigang Chen; Wenqing Zhang; Lin Zhou; Shengwei Liu
Applied Catalysis A General, 2006

9. High Contrast Upconversion Luminescence Targeted Imaging in Vivo Using Peptide-Labeled Nanophosphors
Liqin Xiong; Zhigang Chen; Qiwei Tian; Tianye Cao; Congjian Xu; Fuyou Li
ANALYTICAL CHEMISTRY, 2009
发明专利:
1. 一种光热-电热蒸发器件及其制备方法和应用
东华大学
张丽莎; 李小龙; 陈志钢
公开日期: 2025-03-21 申请日期: 2025-02-07 公开号: CN119660866A

2. 一种X射线防护纤维的制备方法和应用
东华大学
余诺; 杜海洋; 陈志钢; 邱璞; 曹冉; 朱美芳
公开日期: 2024-08-02 申请日期: 2024-04-28 公开号: CN118422364A

3. 一种具有单向排水、光热蒸发和杀菌功能的Janus纤维敷料及其制备方法和应用
东华大学
陈志钢; 文玫; 张晓婧; 余诺; 邱璞
公开日期: 2024-05-24 申请日期: 2024-01-25 公开号: CN118059288A

4. 一种含Bi掺杂TiO 2 的光响应纳米材料、可逆变色油墨、可逆变色纤维及制备方法
东华大学
陈志钢; 文玫; 文泽昱隆; 马丹尼
公开日期: 2024-05-10 申请日期: 2024-01-08 公开号: CN118005073A

5. 一种超亲水抗油污光热织物及其制备与应用
东华大学
张丽莎; 李梦琦; 王梦瑶; 陈志钢
公开日期: 2024-04-09 申请日期: 2023-12-23 公开号: CN117845619A

6. 一种具有多尺度结构的光热纤维膜材料的制备方法和应用
东华大学
陈志钢; 胡金晶; 张丽莎; 刘子潇; 孙艳; 彭烨; 余诺
公开日期: 2024-02-23 申请日期: 2023-11-16 公开号: CN117585749A

7. 一种具有砖泥仿生结构无铅柔性X射线防护材料及其制备与应用
东华大学
陈志钢; 杜海洋; 余诺; 邱璞; 张丽莎
公开日期: 2023-12-29 申请日期: 2023-09-07 公开号: CN117306270A

8. 一种含大蒜素的肿瘤原位响应的纳米颗粒及其制备和应用
东华大学
陈志钢; 陶诚; 余诺
公开日期: 2022-06-28 申请日期: 2022-03-10 公开号: CN114668853A

9. 含CeO的光响应可逆变色体系及其制备方法
东华大学
陈志钢; 朱余; 沙吉尔; 刘爽; 吕函函; 蔡佳凤; 刘子潇
公开日期: 2020-07-10 申请日期: 2020-02-18 公开号: CN111394094A

10. 向光型太阳能光热海水蒸发方法及其装置
东华大学
陈志钢; 刘子潇; 李聪聪; 朱美芳
公开日期: 2020-06-30 申请日期: 2020-02-10 公开号: CN111348708A

11. 向光型太阳能光热海水蒸发方法及其装置
东华大学
陈志钢; 刘子潇; 李聪聪; 朱美芳
公开日期: 2020-06-30 申请日期: 2020-02-10 公开号: CN111348708A

12. 一种新型太阳能光热海水蒸发装置
UNIV DONGHUA
CHEN ZHIGANG; LIU ZIXIAO; ZHANG LISHA; ZHU MEIFANG
公开日期: 2018-11-01 申请日期: 2017-11-20 公开号: WO2018196351A1

13. 一种新型太阳能光热海水蒸发装置
东华大学
张丽莎; 朱美芳; 刘子潇; 陈志钢
公开日期: 2018-02-16 申请日期: 2017-04-24 公开号: CN207016517U

14. 种制备光热转换织物的方法
UNIV NATIONAL DONG HWA
CHEN ZHIGANG; LIU ZIXIAO; ZHU BO; ZHANG LISHA; CHANG YALI; ZHONG QIUPING; CHEN PENGYUAN; JIN YAN; MA ZHONGHUA
公开日期: 2017-07-18 申请日期: 2017-04-24 公开号: CN106958141A

15. 一种聚丙烯腈/硫化铜光热纳米纤维布及其制备和应用
东华大学
陈志钢; 刘子潇; 张瑞琦; 张丽莎; 章天涯; 朱波; 何书昂; 包沪维
公开日期: 2017-05-10 申请日期: 2016-09-30 公开号: CN106637921A

16. 一种高分子基红外吸收材料在制备全高分子隔热膜中的应用
东华大学
陈志钢; 陈晓亮; 张丽莎; 余诺; 刘子潇; 王兆洁; 李璐璐; 田志丹; 常亚利; 陈燕
公开日期: 2016-01-06 申请日期: 2015-10-20 公开号: CN105219143A

17. 一种硫化铜纳米材料在制备近红外屏蔽隔热膜中的应用
东华大学
陈志钢; 钟文君; 张丽莎; 胡俊靑; 余诺; 刘子潇; 王兆洁; 章天涯; 娄冬冬; 田琪; 朱波
公开日期: 2016-01-06 申请日期: 2015-10-20 公开号: CN105219091A

18. 一种具有热疗/化疗双重作用的近红外光刺激可控响应性光致热微胶囊及其制备方法
东华大学
朱美芳; 孟周琪; 陈志钢; 王雪芬; 夏梦阁
公开日期: 2015-12-16 申请日期: 2015-07-21 公开号: CN105148271A

19. 一种含高生物相容性纳米硫化铜的溶液及其制备方法
东华大学
张耀鹏; 蔡凌月; 陈志钢; 邵惠丽
公开日期: 2015-08-26 申请日期: 2015-04-29 公开号: CN104855342A

20. 一种含高生物相容性纳米硫化铜的溶液及其制备方法
东华大学
张耀鹏; 蔡凌月; 陈志钢; 邵惠丽
公开日期: 2015-08-26 申请日期: 2015-04-29 公开号: CN104855342A
科研项目:
1. 980nm激光驱动纳米发电机的设计、构筑及其生物应用
立项时间: 2013-2016 项目经费:800000

2. 具有光热治疗功能的CuS@聚合物核-壳结构纳米复合材料
立项时间: 2015-2018 项目经费:830000

3. 一维纳米半导体异质结用于光驱动纳米发电机的研究
立项时间: 2010-2012 项目经费:210000

4. 双酶负载Fe-血卟啉配位纳米材料用于肿瘤靶向MRI引导的声动力-饥饿协同治疗
立项时间: 2020

5. 可降解的多功能玻尿酸纳米声敏剂用于肿瘤的声动力治疗
立项时间: 2021

6. 动态响应型纳米颗粒的合成及其肿瘤治疗中活性氧产生性能的研究
立项时间: 2023

7. PAN@CuS光热无纺布的制备与性能表征
立项时间: 2017

8. 纳米酶负载的PCN-224金属有机纳米复合平台用于肿瘤声动力治疗
立项时间: 2021

9. 多功能单相纳米材料的构筑、细胞膜仿生修饰及其在肿瘤诊疗中的应用
立项时间: 2020-2023

10. 有机 - 无机杂化 光热转换无纺布的合成、性能调控及在太阳能淡化海水中的应用
立项时间: 2018-2021

11. 碳-高分子复合光热/导电纤维用于太阳能海水淡化的研究
立项时间: 2021

项目合作

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