张凯（副研究员 / 硕士生导师）

• 学位：博士

• 单位：南京信息工程大学 化学与材料学院

• 研究方向：生命健康分析；基于基因编辑（CRISPR/Cas）与功能核酸的电化学/电致化学发光（ECL）生物传感器；柔性生物传感器；生物标志物高通量检测。

个人简介

张凯，博士，副研究员，硕士生导师。主要从事基于基因编辑技术的生物传感器与柔性生物传感器研究。在Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Environmental Chemistry Letters、Biosensors and Bioelectronics、ACS Applied Materials & Interfaces、Chemical Science、ACS Sensors、Sensors and Actuators B: Chemical、Analytical Chemistry、Analytica Chimica Acta、Chemical Communications 等期刊以第一作者/通讯作者发表论文百余篇（含高被引），H 指数 33。

教育与工作经历

• 2023.05–至今：南京信息工程大学 化学与材料学院，副研究员

• 2014.09–2018.09：南京大学 化学化工学院，理学博士（导师：徐静娟教授；长期指导：陈洪渊院士）

• 2011.02–2023.04：江苏省原子医学研究所 超微量检测实验室，实验室负责人

• 2007.09–2009.12：南京农业大学 生命科学学院/南京大学 生命科学学院联合培养，理学硕士（导师：李根喜教授）

• 2003.09–2007.07：山东师范大学 化学化工与材料科学学院，理学学士

研究方向与关键词

• ECL 生物传感：Ru(bpy)₃²⁺、金属纳米团簇、钙钛矿量子点、MXene 等复合信号平台

• CRISPR 生物分析：Cas12a/Cas13a 酶学调控、熵驱动/链置换、T7 RNA 聚合酶协同放大

• 柔性/可穿戴传感器：复杂基质样品的高选择性与抗干扰测量

• 标志物检测：MirRNA、MMP-2、FEN1、SERPINE1、病原体核酸等

承担与参与科研项目

• 南京信息工程大学人才启动经费：双极微芯片-ECL 可视化高通量快速筛查外周血 miRNA（2023r129，25万，2023.06–2025.10，主持）

• 国家自然科学基金青年项目：新型纳米分子探针用于乳腺癌免疫微环境综合网络分析（21705061，25万，2018.01–2020.12，主持）

• 南京大学研究生创新基金：基于纳米材料与核酸适体的肿瘤细胞高灵敏检测（2015CL04，12万，2015.06–2017.06，主持）

• 国家自然科学基金重点项目：单颗粒界面光电效应调控及其生物传感（21535003，300万，2016.01–2020.12，参加）

荣誉与奖励

• 全球前 2% 顶尖科学家榜单（2023、2024、 2025）

• 华夏医学科技奖三等奖（2019）

• 江苏医药科技进步奖二等奖（2019）

• 教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖二等奖（2015）

• 英国皇家化学学会 General Chemistry portfolio 高引用率 Top 10% 作者（2015）

学术服务

• Journal of Analysis and Testing（JAT）青年编委

• 化学/分析化学 1 区；JCR：分析化学 Q1

• Journal Impact Factor 7.0 (2024)

• 《分析试验室》青年编委

代表性论文

Chemical Engineering Journal

1. Kai Zhang*, Zhenqiang Fan, Yuedi Ding, Minhao Xie*. A pH-engineering regenerative DNA tetrahedron ECL biosensor for the assay of SARS-CoV-2 RdRp via CRISPR/Cas12a trans-activity. Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132472.
   简介：DNA 四面体固定于电极界面，利用pH 可逆调控与 Cas12a 转切实现可再生ECL 检测；靶向 RdRp，兼顾高灵敏 + 抗基质，适用于临床前快速筛查。

2. Zhenqiang Fan, Dong Xu, Jianfeng Zhao*, Kai Zhang*. Dual-wavelength ratiometric ECL for SARS-CoV-2 RdRp with entropy-driven and bipedal DNA walker amplification. Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131686.
   简介：构建双波长比率型读出，耦合熵驱动循环 + 双足 DNA Walker双放大，内标校准显著降低漂移，适合痕量核酸稳健定量。

Journal of Hazardous Materials

1. Jihua Wei, Zichun Song, Jiuying Cui, Yuanxun Gong, Qianli Tang, Kai Zhang*, Xinlei Song*, Xianjiu Liao*. Entropy-driven assisted T7 RNA polymerase amplification-activated CRISPR/Cas13a for SARS-CoV-2 by ECL biosensor. Journal of Hazardous Materials, 2023, 452, 131268.
   简介：熵驱动 + T7 RNA 聚合酶 + CRISPR/Cas13a 协同放大的 ECL 平台，针对 SARS-CoV-2；实现aM 级检出并完成拭子/环境样本验证。

2. Biaoliang Wu, Xiaoqing Wen, Jiuying Cui, Xiaojie Qin, Zheng Li, Yuanxun Gong, Qianli Tang, Xianjiu Liao, Zhenqiang Fan, Kai Zhang*. Exploring an ultra-sensitive electrochemiluminescence monitoring strategy for SARS-CoV-2 using hairpin-assisted cycling and dumbbell hybridization chain amplification. Journal of Hazardous Materials, 2022, 440 (15 Oct), 129868. 
   简介：结合发卡辅助循环（hairpin-assisted cycling）与哑铃式链式聚合（dumbbell HCR）实现级联放大，构建超敏 ECL 监测策略；在保持高特异性的同时有效抑制背景，适用于低拷贝 SARS-CoV-2 RNA的快速检测与复杂样本分析。

Environmental Chemistry Letters

1. Zhenqiang Fan, Minhao Xie, Jianbin Pan*, Kai Zhang*. SARS-CoV-2 monitoring by automated target-driven molecular machine-based engineering. Environmental Chemistry Letters, 2022, 20(4): 2227–2233. 
   简介：围绕“目标驱动的自动化分子机器”思想，设计模块化反应网络实现对 SARS-CoV-2 的稳健监测；结合 Ti₃C₂ 等复合材料以增强信号转导与载体性能，具备环境/唾液样本的良好兼容性，适合环境监测与便携诊断场景。

Biosensors and Bioelectronics

1. Kai Zhang*, Zhenqiang Fan, Bo Yao, Tingting Zhang, Yuedi Ding, Sha Zhu, Minhao Xie*. Entropy-driven ECL ultrasensitive detection of NF-κB p50. Biosensors and Bioelectronics, 2021, 176, 112942.
   简介：面向炎症链路关键转录因子 NF-κB p50，以熵驱动实现超灵敏 ECL；模块化策略便于拓展至多类蛋白/转录因子监测。

2. Kai Zhang*, Zhenqiang Fan, Bo Yao, Yuedi Ding, Jing Zhao, Minhao Xie, Jianbin Pan*. Exploring CRISPR-Cas12a trans-cleavage for an MXene-based ECL biosensor of Siglec-5. Biosensors and Bioelectronics, 2021, 178, 113019.
   简介：Cas12a 转切＋ MXene 首次系统用于 ECL；面向免疫受体 Siglec-5，展示 MXene 在导电、载催化与信号放大上的综合优势。

3. Kai Zhang*, Zhenqiang Fan, Yuedi Ding, Jinlong Li, Hao Li*. Thiol-sensitive probe enables dynamic electrochemical assembly for detecting SARS-CoV-2 protease in clinical samples. Biosensors and Bioelectronics, 2021, 194, 113579.
   简介：以巯基响应探针触发动态自组装信号单元，针对 SARS-CoV-2 蛋白酶；流程简、响应快，适合门诊前检测。

Chemical Science

1. Kai Zhang, Xue-Jiao Yang, Wei Zhao*, Ming-Chen Xu, Jing-Juan Xu*, Hong-Yuan Chen. Regulation and imaging of gene expression via an RNA interference antagonistic biomimetic probe.
   Chemical Science, 2017, 8(7): 4973–4977. 
   简介：提出一种RNA 干扰（RNAi）拮抗仿生探针，靶向 RISC 并在活细胞内实现基因调控 + 成像一体化。该探针以AuNP-DNA 框架（Strand1）/含 RNA 片段的 Strand2组装为核心，利用 BHQ2/Cy3 淬灭-恢复机制，RISC 作用后引发切割与解离，释放含 Cy3 的短链并恢复荧光，从而实现单细胞动态监测。通过捕获 RISC，进一步上调 c-Myc 表达，展示可定向调控基因表达的能力；策略通用于 RNAi 通路基础研究与潜在治疗监测。

ACS Applied Materials & Interfaces

1. Bo Yao, Jing Zhang, Zhenqiang Fan, Yuedi Ding, Bin Zhou, Runlin Yang, Jianfeng Zhao*, Kai Zhang*. DNA walker on Au@Ti₃C₂@PEI-Ru(dcbpy)₃²⁺ nanocomposite for SARS-CoV-2 RdRp. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(17), 19816–19824.
   简介：MXene-核 / 聚合物壳 / 钌络合物三元复合电极耦合 DNA Walker 放大；实现 fM 级检出与宽线性范围，兼具材料工程与分析化学创新。

2. Zhenqiang Fan, Zongqiong Lin, Zepeng Wang, Jianfeng Wang, Minhao Xie, Jianfeng Zhao*, Kai Zhang*, Wei Huang*. Dual-Wavelength Electrochemiluminescence Ratiometric Biosensor for NF-κB p50 Detection with Dimethylthiodiaminoterephthalate Fluorophore and Self-Assembled DNA Tetrahedron Nanostructures Probe. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12(10): 11409–11418. 
   简介：基于ECL-RET构建双波长比率型生物传感器，以 Au-g-C₃N₄ 为发光体（460 nm）与 Au@TAT 为受体（595 nm），并在界面上自组装DNA 四面体以提升转录因子 NF-κB p50 的结合效率与信号整齐度；实现检出限约 5.8 pM，比率读出显著增强抗干扰与稳定性，适合痕量蛋白因子的可靠定量。
   

Analytical Chemistry

1. Kai Zhang*, Wanting Huang, Yue Huang, Hao Li, Ke Wang, Xue Zhu, Minhao Xie*. DNA tetrahedron-based biosensor for Argonaute2 assay in single cells and HIV-1 RNase H detection in vitro. Analytical Chemistry, 2019, 91(11), 7086–7096.（共同通讯作者：Kai Zhang / Minhao Xie）
   简介：DNA 四面体用于单细胞 Ago2 与体外 HIV-1 RNase H 双场景检测，打通细胞内成像 ↔ 电化学读出，为结构化功能核酸界面奠基。

Sensors and Actuators B: Chemical

1. Kai Zhang*, Bao Yao, … Zhang Y*. PAM-engineered toehold switching with DNA tiles to activate Cas12a for thrombin detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024, 421, 136547.
   简介：提出PAM 工程趾端开关 + DNA 瓦片的 Cas12a 可编程激活 框架，核酸/蛋白双靶兼容（以凝血酶为例），显著提升通用性与灵敏度。

2. Kai Zhang, Meng Yang, … Zhang Z*. Novel strategy to inhibit CRISPR/Cas13a activity by PNA/crRNA duplex and its application in an MMP-2 biosensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 2023, 376, 133023.
   简介：以 PNA/crRNA 抑制 Cas13a 背景切割，降低“漏切”噪声；在 MMP-2 检测中实现更低空白/更宽线性。

ACS Sensors

1. Kai Zhang*, … Hao Li*. Peptide-based biosensing of redox-active protein–heme complexes. ACS Sensors, 2019, 4(10), 2671–2678.
   简介：构建肽基识别单元解析蛋白-血红素复合体的可逆氧化还原行为，实现电化学/光谱协同监测。

Chemical Communications

1. Zhenqiang Fan, Jianfeng Wang, … Jianfeng Zhao*, Kai Zhang*, Wei Huang*. Diaminoterephthalate ECL fluorophore for ultrasensitive transcription factor detection. Chemical Communications, 2019, 55(79), 11892–11895.
   简介：引入 diaminoterephthalate（DATP） 高效 ECL 发光体配合发卡放大，实现转录因子超敏检测；为后续蛋白-核酸混合体系 ECL 设计提供范式。

2. Kai Zhang; Jinlong Li; Zhenqiang Fan; Hao Li*; Jing-Juan Xu*.“Covalent biosensing” enables a one-step, reagent-less, low-cost and highly robust assay of SARS-CoV-2.
   Chemical Communications, 2021, 57(82): 10771–10774. 
   简介：以共价识别替代传统免疫/核酸杂交，构建一步、免试剂、低成本的新冠检测方案；体系在复杂样本中具高抗干扰与稳健性，适合资源受限与快速筛查场景。

联系方式

• 邮箱：kaizhang@nuist.edu.cn

个人主页

谷歌学术  ResearchGate