化学生物工程前沿交叉研究部
化学生物工程前沿交叉研究部于2022年正式成立，通过化学、生物和工程等多学科交叉融合，从电子和分子的水平出发，通过无机和有机化学相结合，充分发挥中空多壳层结构的合成化学及糖链构效功能的研究特色。
研究部围绕我国的“碳达峰、碳中和”和“健康中国”目标，以物质的化学转化与能量的转换存储、功能糖链与生物材料的绿色制备、结构解析与应用和先进药物递送系统与生物安全快速检测为主要出口，开展具有原创性、前瞻性的科学研究，建立交叉科学研究范式。通过基础学科与工程应用的协同发展，加速基础研究向实际应用的快速转化。2024年度发表论文87篇，申请国家发明专利5项，授权1项，国际发明专利5项，授权2项。
重点进展一：向科学深度进军 | 分子的定向运输
证实Rft1催化M5GN2-PP-Dol跨膜脂质双层运转机制
针对N-糖基化过程中多萜醇寡糖中间体转运的机制问题，研究部基于寡糖合成及膜蛋白重组表达的技术优势，成功建立翻转酶体外活性检测体系并证实转运蛋白Rft1催化M5GN2-PP-Dol跨膜脂质双层的转运，确证了Rft1翻转酶的身份，得到了国内外同行的高度认可（Nat. Commun, 2024, DOI: 10.1038/s41467-024-48999-3）。
精准胆固醇检测体系
发展了中空多壳层结构（HoMS）的仿生人造细胞，利用HoMS的区室化结构和磷脂膜的选择透过性实现了酶的稳定包封和信号的高效传输，为精准、快速的生化检测开辟了新途径（Sci. China Mater, 2024, 67: 2540-2549；专利：CN 202410474550.0）。
强化资源利用
中空多壳层结构（HoMS）薄膜能有效控制锂金属负极锂枝晶生长，稳定电解质界面。该薄膜随锂沉积/解离移动，实现高库伦效率和循环稳定性（Adv. Energy Mater. 2024；专利：CN 202411878368.8）。同时，HoMS作为隔膜修饰层，抑制锂硫电池中多硫锂穿梭，增强正极反应，延长循环寿命（Inorg. Chem. Front., 2024）。将五壳层ZnCrOx HoMS与SAPO沸石偶联，展现出极高的烯烃时空产率（559mg·gcat-1·h-1）和90%选择性，打破了合成气制低碳烯烃（STO）的时空产率限制，证明了HoMS在富集反应分子和传质上的结构优势（Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2316547）。
图1 内质网膜上多萜醇寡糖前体的合成
重点进展二：面向人民生命健康 | 人造细胞的定向运动
智能药物递送载体
针对抗肿瘤治疗中药物难渗透的问题，开发了高葡萄糖浓度趋化的各向异性中空多壳层材料；实现了化学药和生物药的次序释放及葡萄糖响应释放；通过肿瘤内的趋化-杀伤及耗糖-趋化的自适应循环，显著提高肿瘤凋亡疗效（Angew. Chem. Int. Ed, 2024, e202414370, Hot Paper；Chem. Res. Chin. Univ, 2024, 40, 394-412；专利：CN 106674544A）。此外，为应对复杂肿瘤微环境，开发了有机-无机复合中空多壳层结构材料，实现化疗与化学动力学协同抗癌，且对正常细胞毒性低（Small Methods, 2024, 2301664；专利：CN 202410388132X）。
图2 各向异性中空多壳层实现高葡萄趋化及药物次序释放，高效抗肿瘤
重点进展三：面向重大需求 | 人造细胞工程的成果转化
海洋糖类资源绿色高值化利用与新产品创制研究部利用精准酶解和绿色制备工艺，高效转化虾蟹壳及藻类糖类资源，创建了新一代壳寡糖规模化绿色制备技术，开发了复杂寡糖精准解析技术。结合糖链分子的三维结构虚拟研究（Anal. Chem. 2024, 96, 5056−5064），深入探究了功能寡糖的构效关系（Carbohydr. Polym. 2024, 333, 121999），提升了低值水产品及副产物中糖类的利用价值，促进了海洋资源可持续利用与环保。该项目于2024年12月获中国食品工业协会科学技术二等奖。
图3 中国食品工业协会科学技术二等奖证书