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男, 北京师范大学, 教授/研究员/教授级高工或同等级别
学习/工作经历
1993-09至1998-07 华东师范大学生物系生理学,硕博连读
1998-09至2000-05 日本生物分析系统(BAS)公司,任职
2000-05至2002-10 东京工业大学,博士后
2002-10至2020-12 中国科学院化学研究所,研究员
2012-12至2018-04 中国科学院化学研究所,副所长
2014-12至2020-12 中国科学院化学研究所,中国科学院活体分析化学重点实验室主任
2020-12至今 北京师范大学,教授
2022-12至今 北京师范大学,化学学院院长
研究领域和兴趣
活体分析化学
主要业绩
毛兰群长期从事活体分析化学研究,取得系统性创新成果,为分析化学的发展做出了重要贡献。共发表学术论文405篇,其中以通讯作者在Science、 J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Nat. Commun.等期刊上发表学术论文270篇,论文SCI他引2万余次。创建的方法实现转移转化,并被多家单位使用。曾获杰青、万人等,主持完成基金委创新研究群体、重大项目,科技部战略性国际科技创新合作重点专项等。
以第一完成人获国家自然科学二等奖、北京市科学技术一等奖等。
主要成果与贡献概述如下:
一、发现聚电解质限域流体的类化学突触功能,提出类脑传感新模式
致力于“模拟脑”活体分析化学研究新模式的探索。突破传统仿突触器件仅识别电信号的局限,率先发现聚电解质限域流体的忆阻特性,成功模拟了化学调控的突触可塑性,实现神经化学信号与电信号之间转导的模拟 (Science, 2023)。被Science等评价为“为类脑器件等的研制提供了可能”、该领域的“突破”和“里程碑”。相关成果入选2024年度IUPAC化学领域十大新兴技术。
二、创建原电池型氧化还原电位分析法,发展了神经元兼容的活体分析新原理
针对传统电化学方法刺激神经元、干扰电生理信号的问题,创新性提出并创建“原电池型氧化还原电位分析法”,实现了无需外加电压、近零电流的活体分析,突破了传统方法因电极易被污染而导致性能衰减的关键瓶颈,显著提升了方法的神经元兼容性,被认为“最有希望替代传统安培法或快速扫描伏安法”。相关成果以第一完成人获得2015年度国家自然科学二等奖。
三、提出调控界面电子转移实现传感选择性的思想,建立脑内分子活体原位传感分析新范式
针对生物分子活体分析的选择性难题,建立以形式电位(E0’)排序指导界面设计的新思路。创建活体、原位、在线传感平台,实现了脑内多种生物分子时空变化规律的研究。发现维生素C在脑扩散抑制中的同步传播和脑水肿过程中的细胞外流、帕金森鼠脑内硫化氢的异常释放等现象。相关成果被美国大学教科书(Quantitative Chemical Analysis, 10th Edition)收录,实现了转移转化,并被同行使用。
代表成果
1. Lai, J.; Liu, S.; Ma, W.; Wu, F.; Yu, F.; Yu, P.; Mao, L., Steric effect ofintermediates inducesformation of three-dimensional covalentorganic frameworks. Nat. Commun. 2025, 16, 6071.
2. Li, S.; Xue, Y.; Sun, Z.; Wei, H.; Wu, F.; Mao, L., A Chemistry-Informed Generative Deep Learning Approach for Enhancing Voltammetric Neurochemical Sensing in Living Mouse Brain. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 16804.
3. Ma, W.; Zhao, G.; Liu, R.; Li, K.; Wu, W.; Liu, J.; He, X.; Hou, L.; Yu, P.; Mao, L., Direct Quantification of Neuroprotective Effect of Single-Atom Catalyst on Neurochemical Transmission by Multi-Spatiotemporal Electrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202502163.
4. Liu, R.; Zhang, S.; Ren, G.; Jin, P.; Zeng, H.; Yin, Y.; Wang, T.; Zhang, M.; Mao, L., Encapsulating Ionophores in Zeolite Imidazolate Framework-8 for Long-Term Monitoring of Ion Fluctuations in Living Rat Brain. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202501901.
5. Wang, J.; Jiang, Y.; Xiong, T.; Lu, J.; He, X.; Yu, P.; Mao, L., Optically Modulated Nanofluidic Ionic Transistor for Neuromorphic Functions. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202418949.
6. Liu, J.; Jiang, Y.; Liu, R.; Jin, J.; Wei, S.; Ji, W.; He, X.; Wu, F.; Yu, P.; Mao, L., Vitamin C Drives Reentrant Actin Phase Transition: Biphasic Exocytosis Regulation Revealed by Single-Vesicle Electrochemistry. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 17747.
7. Gao, X.; Wei, H.; Ma, W.; Wu, W.; Ji, W.; Mao, J.; Yu, P.; Mao, L., Inflammation-free electrochemical in vivo sensing of dopamine with atomic-level engineered antioxidative single-atom catalyst. Nat. Commun.2024, 15, 7915.
8. Wei, S.; Ma, W.; Sun, M.; Xiang, P.; Tian, Z.; Mao, L.; Gao, L.; Li, Y., Atom-pair engineering of single-atom nanozyme for boosting peroxidase-like activity. Nat. Commun.2024, 15, 6888.
9. Zhang, L.; Yi, W.; Li, J.; Wei, G.; Xi, G.; Mao, L., Surfactant-free interfacial growth of graphdiyne hollow microspheres and the mechanistic origin of their SERS activity. Nat Commun 2023, 14, 6318.
10. Wei, S.; Wu, F.; Liu, J.; Ji, W.; He, X.; Liu, R.; Yu, P.; Mao, L., Direct Quantification of Nanoplastics Neurotoxicity by Single-Vesicle Electrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202315681.
11. Zhu, F.; Xue, Y.; Ji, W.; Li, X.; Ma, W.; Yu, P.; Jiang, Y.; Mao, L. Galvanic Redox Potentiometry for Fouling-Free and Stable Serotonin Sensing in a Living Animal Brain. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202212458.
12. Zhou, Y.; Xiong, T.; Lu, J.; Yu, P.; Jiang, Y.; Xia, F.; Mao, L. Highly-Efficient Ion Gating through Self-Assembled Two-Dimensional Photothermal Metal-Organic Framework Membrane. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202302997.
13. Xiong, T.; Li, C.; He, X.; Xie, B.; Zong, J.; Jiang, Y.; Ma, W.; Wu, F.; Fei, J.; Yu, P.; Mao, L. Neuromorphic functions with a polyelectrolyte-confined fluidic memristor. Science 2023, 379, 156.
14. Wu, F.; Yu, P.; Mao, L. Multi-Spatiotemporal Probing of Neurochemical Events by Advanced Electrochemical Sensing Methods. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 62, e202208872.
15. Yang, X.; Wu, W.; Chen, X.; Wu, F.; Fan, S.; Yu, P.; Mao, L. A Versatile Artificial Metalloenzyme Scaffold Enabling Direct Bioelectrocatalysis in Solution, Sci. Adv. 2022, 8, eabo3315.
16. Yue, Q.; Wang, K.; Guan, M.; Zhao, Z.; Li, X.; Yu, P.; Mao, L. Single-Vesicle Electrochemistry Reveals Sex Difference in Vesicular Storage and Release of Catecholamine. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202117596.
17. Pan, C.; Wu, F.; Mao, J.; Wu, W.; Zhao, G.; Ji, W.; Ma, W.; Yu, P.; Mao, L. Highly Stable and Selective Sensing of Hydrogen Sulfide in Living Mouse Brain with NiN4 Single-Atom Catalyst-Based Galvanic Redox Potentiometry. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 14678.
18. Li, X.; Jin, Y.; Zhu, F.; Liu, R.; Jiang, Y.; Jiang, Y.; Mao, L. Electrochemical Conjugation of Aptamers on a Carbon Fiber Microelectrode Enables Highly Stable and Selective In Vivo Neurosensing. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202208121.
19. Li, W.; Jin, J.; Xiong, T.; Yu, P.; Mao, L. Fast-Scanning Potential-Gated Organic Electrochemical Transistors for Highly Sensitive Sensing of Dopamine in Living Rat Brain. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204134.
20. Jin, J.; Mao, J.; Wu, W.; Jiang, Y.; Ma, W.; Yu, P.; Mao, L. Highly Efficient Electrosynthesis of Nitric Oxide for Biomedical Applications. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202210980.
21. Xue, Y.; Ji, W.; Jiang, Y.; Yu, P.; Mao, L. Deep Learning for Voltammetric Sensing in a Living Animal Brain. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23777.
22. Zhou, M.; Jiang, Y.; Wang, G.; Wu, W.; Chen, W.; Yu, P.; Lin, Y.; Mao, J.; Mao, L. Single-atom Ni-N-4 provides a robust cellular NO sensor. Nat. Commun. 2020, 11, 3188.
23. Yue, Q.; Li, X.; Wu, F.; Ji, W.; Zhang, Y.; Yu, P.; Zhang, M.; Ma, W.; Wang, M.; Mao, L. Unveiling the Role of DJ-1 Protein in Vesicular Storage and Release of Catecholamine with Nano/Micro-Tip Electrodes. Angew. Chem.Int. Ed. 2020, 59, 11061.
24. Yu, P.; Wei, H.; Zhong, P.; Xue, Y.; Wu, F.; Liu, Y.; Fei, J.; Mao, L. Single-Carbon-Fiber-Powered Microsensor for In Vivo Neurochemical Sensing with High Neuronal Compatibility. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 22652.
25. Wu, F.; Pan, C.; He, C.; Han, Y.; Ma, W.; Wei, H.; Ji, W.; Chen, W.; Mao, J.; Yu, P.; Wang, D.; Mao, L.; Li, Y. Single-Atom Co-N4 Electrocatalyst Enabling Four-Electron Oxygen Reduction with Enhanced Hydrogen Peroxide Tolerance for Selective Sensing. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 16861.
26. Jin, J.; Ji, W.; Li, L.; Zhao, G.; Wu, W.; Wei, H.; Ma, F.; Jiang, Y.; Mao, L. Electrochemically Probing Dynamics of Ascorbate during Cytotoxic Edema in Living Rat Brain. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 19012.
27. Guo, S.; Yu, P.; Li, W.; Yi, Y.; Wu, F.; Mao, L. Electron Hopping by Interfacing Semiconducting Graphdiyne Nanosheets and Redox Molecules for Selective Electrocatalysis. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 2074.
28. Jiang, Y.; Ma, W.; Qiao, Y.; Xue, Y.; Lu, J.; Gao, J.; Liu, N.; Wu, F.; Yu, P.; Jiang, L.; Mao, L. Metal-Organic Framework Membrane Nanopores as Biomimetic Photoresponsive Ion Channels and Photodriven Ion Pumps. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12795.
29. Yang, X.; Tang, Q.; Jiang, Y.; Zhang, M.; Wang, M.; Mao, L. Nanoscale ATP-Responsive Zeolitic Imidazole Framework-90 as a General Platform for Cytosolic Protein Delivery and Genome Editing. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 3782.
30. Xiao, T.; Wang, Y.; Wei, H.; Yu, P.; Jiang, Y.; Mao, L. Electrochemical Monitoring of Propagative Fluctuation of Ascorbate in the Live Rat Brain during Spreading Depolarization. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6616.
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