刘凯博士,副教授,博导(化学生物学、生物合成化学)

国家杰青、首席科学家、无机化学研究所副所长

电话:010-62791893

电子邮箱:kailiu@tsinghua.edu.cn

办公室:生物医学馆D-207

招生&招聘专业:化学生物学、材料、微生物合成、生物医学、生物技术&信息技术交叉

每年招收直博生2名,常年招聘博后,欢迎联系!

工作及教育经历

2020- 清华大学化学系长聘副教授、特聘研究员、博导

生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室固定成员

有机光电子与分子工程教育部重点实验室固定成员

清华大学合成与系统生物学研究中心核心成员
2017-2020 中科院长春应化所稀土资源利用国家重点实验室 研究员、博导
2015-2017 荷兰格罗宁根大学、美国哈佛大学 博士后
2010-2015 荷兰格罗宁根大学Zernike先进材料研究所 博士学位

奖励与荣誉

国家杰出青年科学基金(2021)

GF科技创新展讲解专家(2021)

中国生物技术创新大会青年人才优秀团队奖(2020)

中国工程院院刊Engineering优秀青年通讯专家(2020)

中国稀土十大科技新闻(2020)

国家重点项目首席科学家(2019)

中国青年化学家元素周期表(2019)

中科院卢嘉锡国际人才团队(2018)

吉林省青年科技奖(2018)

中科院长春分院青年先锋(2018)

国家海外高层次青年人才计划(2017)

荷兰NWO-Rubicon海外人才项目(2016)

荷兰优秀博士论文(Cum Laude,2015)

国家优秀自费留学生奖(2015)

学术兼职

ACS Applied Bio Materials编委(2022-)

GF生物交叉领域专家(2019-)

科技部国家重点研发计划会评专家(2019-)

中国工程院院刊Engineering通讯专家/客座编辑(2019-)

温州市政府科技顾问(2019-)

中国生物物理学会纳米生物学分会委员(2019-)

中科院仪器装备研制项目专家(2018-)

中国化学会《应用化学》编委(2018-)

Current Nanomedicine编委(2018-)

吉林省青年科协理事(2018-)

研究领域

发展生物合成化学技术,聚焦于高性能、可编程生物分子(核酸、蛋白)及稀土微生物杂合系统应用,主要研究方向包括:(1)发展高表达力细胞合成体系制备高强高韧生物纤维;(2)结构和界面黏附可控的生物粘合剂、紧急救治材料;(3)稀土基多模式生物成像试剂,用于癌症及神经退行性疾病诊疗;(4)生物大分子(DNA、蛋白)大规模低成本生物高效合成及其超高密度信息编码和大数据存储应用;(5)工程化稀土蛋白酶。

                           


学术成果


截止2021年10月,在Sci. Adv.PNASNat. Commun.Angew. Chem.JACSAdv. Mater.Chem. Soc. Rev.Acc. Chem. Res.等期刊发表论文110余篇。


近三年代表性论文:

1.Z. Meng, Q. Liu, Y. Zhang, J. Sun, C. Yang, H. Li, M. Loznik, R. Göstl, D. Chen, F. Wang*, N. A. Clark, H. Zhang, A. Herrmann*, K. Liu*, Highly stiff and stretchable DNA liquid crystalline organogels with super plasticity, ultrafast self-healing and magnetic response behaviors, Adv. Mater. 2021, 33, 2106208.

2.J. Sun, L. Xiao, B. Li, K. Zhao, Z. Wang, Y. Zhou, C. Ma, J. Li, H. Zhang, A. Herrmann*, K. Liu*, Genetically engineered polypeptide adhesive coacervates for surgical applications, Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 23687.

3.L. Xiao, Z. Wang, Y. Sun, B. Li, B. Wu, C. Ma, V. S. Petrovskii, X. Gu, D. Chen, I. I. Potemkin, A. Herrmann, H. Zhang, K. Liu*, An artificial phase‐transitional underwater bioglue with robust and switchable adhesion performance, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 12082.

4.C. Ma, B. Li, J. Zhang, Y. Sun, J. Li, H. Zhou, J. Shen, R. Gu, J. Qian, C. Fan, H. Zhang, K. Liu*, Significantly improving the bioefficacy for rheumatoid arthritis with supramolecular nanoformulations, Adv. Mater. 2021, 33, 2100098.

5.S. Wang, B. Li, H. Zhang, J. Chen, X. Sun, J. Xu, T. Ren, Y. Zhang, C. Ma*, W. Guo*, K. Liu*, Improving Bioavailaibity of Hydrophobic Prodrugs through Supramolecular Nanocarriers based on Recombinant Proteins for Osteosarcoma Treatment, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11252.

6.C. Ma, J. Sun, B. Li, Y. Feng, Y. Sun, L. Xiang, B. Wu, L. Xiao, B. Liu, V. S. Petrovskii, B. Liu, J. Zhang, Z. Wang, H. Li, L. Zhang, J. Li, F. Wang, R. Gostl, I. I. Potemkin, D. Chen, H. Zeng, H. Zhang, D. Weitz, K. Liu*, A. Herrmann*, Ultra-strong bio-glue from genetically engineered polypeptides, Nat. Commun. 2021, 12, 3613.

7.J. Sun, C. Ma, S. Maity, F. Wang, Y. Zhou, G. Portale, R. Göstl, W. H. Roos, H. Zhang, K. Liu*, A. Herrmann*, Reversibly photo-modulating mechanical stiffness and toughness of bioengineered protein fibers, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 3222.

8.J. Sun, C. Ma, B. Li, F. Wang, K. Liu*, H. Zhang, Proteinaceous fibers with outstanding mechanical properties manipulated by supramolecular interactions, CCS Chem. 2020, 2, 1669.

9.C. Ma, B. Li, B. Shao, B. Wu, D. Chen, J. Su*, H. Zhang, K. Liu*, Anisotropic protein organofibers encoded with extraordinary mechanical behaviors for cellular mechanobiology applications, Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 21481.

10.C. Ma, J. Dong, M. Viviani, I. Tulini, N. Pontillo, S. Maity, Y. Zhou, W. H. Roos, K. Liu*, A. Herrmann*, G. Portale*, Denovo rational design of a freestanding, supercharged polypeptide, proton conducting membrane, Sci. Adv. 2020, 6, eabc0810.

11.J. Li#, Y. Sun#, Y. Liang#, J. Ma*, B. Li, C. Ma, R. Tanzi, H. Zhang, K. Liu*, C. Zhang*, Extracellular elastin molecule modulates Alzheimer’s Aβ dynamics in vitro and in vivo by affecting microglial activities, CCS Chem. 2020, 2, 1830.

12.B. Shao, S. Wan, C. Yang, J. Shen, Y. Li, H. You, D. Chen*, C. Fan, K. Liu*, H. Zhang*, Engineered Anisotropic Fluids of Rare Earth Nanomaterials, Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 18213.

13.Y. Zhang, L. Kong, F. Wang, B. Li, C. Ma, D. Chen*, K. Liu*, C. Fan, H. Zhang, Information stored in nanoscale: encoding data in a single DNA strand with Base64, Nano Today 2020, 33, 100871.

14.Y. Li, J. Li, J. Sun, H. He, B. Li, C. Ma, K. Liu*, H. Zhang, Bio-inspired and Mechanically Strong Fibers Based on Engineered Non-Spider Chimeric Proteins, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 8148.

15.J. Li, B. Li, J. Sun, C. Ma, S. Wan, Y. Li, R. Göstl, A. Herrmann, K. Liu*, H. Zhang, Engineered Near-Infrared Fluorescent Protein Assemblies for Robust Bioimaging and Therapeutic Applications, Adv. Mater. 2020, 32, 2000964.

16.H. He, C. Yang, F. Wang*, Z. Wei, J. Shen, D. Chen, C. Fan, H. Zhang, K. Liu*, Mechanically strong globular protein-based fibers via microfluidic spinning technique, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4344.

17.Z. Sun, C. Yang, F. Wang, B. Wu, B. Shao, Z. Li, D. Chen*, Z. Yang*, K. Liu*, Biocompatible and pH‐Responsive Colloidal Surfactants with Tunable Shape for Controlled Interfacial Curvature, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9365.

18.C. Ma, J. Su, B. Li, A. Herrmann, H. Zhang, K. Liu*, Solvent-free plasticity and programmable mechanical behaviors of engineered proteins, Adv. Mater. 2020, 32, 1907697.

19.J. Sun, J. Su, C. Ma, R. Göstl, A. Herrmann, K. Liu*, H. Zhang,Fabrication and mechanical properties of engineered protein-based adhesives and fibers, Adv. Mater. 2020, 32, 1906360.

20.C.Ma, J. Su, Y. Sun, Y. Feng, N. Shen, B. Li, Y. Liang, X. Yang, H. Wu, H. Zhang, A. Herrmann*, R. E. Tanzi, K. Liu*, C. Zhang*, Significant upregulation of Alzheimer’s β-amyloids in vivo induced by extracellular elastin polypeptides, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18703.

21.H. He, K. Zhao, L. Xiao, Y. Zhang, Y. Cheng, S. Chen, L. Zhang*, X. Zhou*, K. Liu*, H. Zhang, Detection and chiral recognition of α-hydroxyl acid through proton and CEST NMR using Yb macrocyclic complex, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18286.

22.L. Zhang, C. Ma, J. Sun, B. Shao, D. Chen, G. Portale, K. Liu*, A. Herrmann*, Genetically engineered supercharged polypeptide fluids: fast and persistent self-ordering induced by a touch, Angew. Chem. Int. Ed. 2018. 57, 6878.


专利申请40项,授权18项,多项正在落地转化


1.刘凯,孟卓君,王帆,张洪杰,ZL201910197704.5,一种核酸凝胶纤维及其制备方法。(已授权)

2.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,ZL201910299527.1,一种纳米纤维膜、其制备方法及其在油水分离中的应用。(已授权)

3.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,ZL201910308340.3,一种微流控纺丝装置及方法。(已授权)

4.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,ZL201910308358.3,一种微流控纺丝装置及方法。(已授权)

5.刘凯,马超,孙静,张洪杰,ZL201910778155.0,一种基于生物工程蛋白的生物粘合剂及其制备方法。(已授权)

6.刘凯,孙静,马超,张洪杰,ZL201910777873.6,一种高粘合强度的生物粘合剂及其制备方法。(已授权)

7.刘凯,孙静,马超,张洪杰,ZL201910777870.2 ,一种高强度的稀土蛋白粘合剂及其制备方法。(已授权)

8.刘凯,马超,孙静,张洪杰,ZL201910778135.3,一种稀土蛋白纤维及其制备方法。(已授权)

9.刘凯,何浩男,张磊,张洪杰,ZL201910977519.8,一种蛋白纤维测试装置。(已授权)

10.刘凯,何浩男,张磊,张洪杰,ZL201910977518.3,一种适用于化学交联成型的微流控生物纺丝技术。(已授权)

11.刘凯,何浩男,王帆,张洪杰,ZL201911243181.X,一种适用于超强生物纤维的测试装置。(已授权)

12.刘凯,于洋,李敬敬,张洪杰,ZL201911244702.3,一种适用于蛋白短纤维测试装置。(已授权)

13.刘凯,张津瑞,李博,张洪杰,ZL201911243191.3,一种环境盒装置及其使用方法。(已授权)

14.刘凯,李博,李敬敬,张洪杰,ZL202010111619.5,一种大批量纯化克级力学功能蛋白的方法。(已授权)

15.刘凯,张轶,王帆,张洪杰,ZL202010213191.5,一种文件存储方法、装置、设备及计算机可读存储介质。(已授权)

16.刘凯,张津瑞,李博,张洪杰,ZL202010319476.7,天然蛋白纤维的制备及其应用。(已授权)

17.刘凯,孙静,马超,张洪杰 ,ZL202010500778.4,光响应蛋白纤维及其制备方法。(已授权)

18.刘凯,刘斌,王帆,张洪杰,ZL202010607711.0,一种可注射用稀士DNA光热水凝胶、其制备方法和应用。(已授权)

19.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,201910308070.6,一种微流控纺丝装置及方法。

20.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,201910308064.0,一种3D打印系统及纤维的打印方法。

21.刘凯,张洪杰,陈东,杨晨静,201910308315.5,一种高透光抗冲击树脂-螺旋型纳米纤维复合膜、其制备方法及其应用。

22.刘凯,李敬敬,李远鑫,张洪杰,202010303454.1,一种嵌合蛋白及其制备方法和应用。

23.刘凯,张洪杰,202011521081.1,一种蛋白组合物及其制备方法和应用。

24.刘凯,李博,李敬敬,张洪杰,202010111611.9,一种大批量纯化克级力学功能蛋白的层析柱的制备方法及再生方法。

25.刘凯,张洪杰,202011579889.5,一种可注射用体内钙离子原位诱导稀土-海藻酸钙基光热水凝胶、其制备方法和应用。

26.刘凯,张洪杰,202110217059.6,基于多正电荷蛋白的纳米药物系统、其制备方法及应用。

27.刘凯,张洪杰,202110224389.8,一种组织粘合剂及其制备方法和应用。

28.刘凯,张洪杰,202110255075.4,金硫化银蛋白复合水凝胶及其制备方法和应用。

29.刘凯,万思康,张洪杰,202111049269.5,一种纤维成型装置。

30.刘凯,张洪杰,202110619482.9,一种可降解蛋白塑料及其制备方法。

31.刘凯,万思康,张洪杰,202111049296.2,一种生物纤维连续成型设备。

32.刘凯,张洪杰,202111014338.9,一种纤维多股合束方法。

33.刘凯,张洪杰,202110572086.5,一种生物纤维及其制备方法和湿法纺丝装置。

34.刘凯,刘杨奕,张洪杰,202110740705.7,一种可随机重写的DNA信息存储方法。

35.刘凯,张洪杰,202110633163.3,一种可用于光信息存储的稀土增强DNA复合有机凝胶的制备方法。

36.刘凯,万思康,张洪杰,202111049957.1,一种纤维加捻装置。

37.刘凯,万思康,张洪杰,202111049940.6,一种纤维成型装置。

38.刘凯,任玉彬,张洪杰,202111136309.X,一种信息编码方法、信息编码系统及相关装置。

39.刘凯,任玉彬,张洪杰,202111136319.3,一种存储信道的扩展编码方法、系统及相关装置。

40.刘凯,张洪杰,202110844088.5,重组蛋白、含该重组蛋白的蛋白海绵制品和应用。