顾忠泽:领衔“人体器官芯片”研究

2020-12-1013

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交汇点讯 把人体器官“微缩”进方寸间的芯片中,实现对人体功能的模拟,为药物研发、精准治疗打开新思路……日前,东南大学生物科学与医学工程学院院长顾忠泽领衔的“人体器官芯片”项目再获突破,已与药企、三甲医院展开密切合作。

为表彰优秀学者在医学与生物工程上取得的卓越成就,今年,美国医学与生物工程院选举产生了156位美国医学与生物工程院院士,有11位来自中国,其中就包括顾忠泽。从少年班走出,留学日本,师从业界泰斗,获得国家杰青,到如今作为行业科研的引领者,年过5旬的他,依旧葆有一身少年气,迈步科学沙漠,无论旖旎或崎岖,他都选择一往无前。

少年班走出,立志用技术改变世界

做自己感兴趣的事,并为这个世界带来一些改变,这是很多人的人生梦想,但并不是所有人都有这样的运气。17岁时考上东大少年班,两年多的“大工科”类学习,为顾忠泽奠定了坚实的理工科基础,然而,直到大三选择专业前,他还不清楚自己的方向,很幸运的是,一节热血澎湃的科研讲座,为他指引了道路。

“在我为专业方向迷茫踌躇时,我听了一节时任东大校长韦钰教授的讲座,她说,学好生物医学工程,可以提升国家医疗器械水平,造福人类。”顾忠泽回忆,正是那一次讲座,唤醒了他心底的理想信念,用技术改变世界,造福更多人,是他投身生物医学工程的最大初心。

当下倡导的,打破专业壁垒、建设交叉学科,启迪创新源动力,其实早在80年代的生物医学工程专业学习中就有体现。顾忠泽笑称,这是门被外界“低估”了的学科,很多人觉得“冷门”,但其实大热门的电子学、医学都与它相关,专业交叉性特点很强。“我们今天畅谈的人工智能,不是一时兴起的,在当年我们学习专业课时,就已经试图将人工智能等技术嵌入医学研究中。”顾忠泽打了一个形象的比方,生物医学工程专业就相当于生命健康学的“发动机”,它能推动医学的发展。

打破学科壁垒,以融合思维率破“医学+”创新关卡

思维不受限,科技创新才有更多可能性。学科交叉的跨界思维,一直驱动着顾忠泽攻破更多创新关卡,硕士、博士研究阶段,他致力于将“材料学”思维引入到生物医学学科中。

检测、分析生物分子,是医学研究的基础性工作之一。然而生物分子太小,难以用肉眼区分。因此,生物分子检测时往往需要一个载体。“很长一段时间,业界是用荧光微球做生物分子载体的,但是荧光微球会影响检测的灵敏度。”顾忠泽研究发现,具有纳米级微结构的“光子晶体”,本身具有稳定的“结构色”,也可以用于标识生物分子。由于“结构色”材料一般不产生荧光,这类载体可以提高生物分子的检测灵敏度。

“交叉集成”成为顾忠泽科研理念中,最为核心的特点。近年来,通过人体干细胞、生物材料、纳米加工等前沿技术的交叉集成,顾忠泽带领团队,在芯片上研究、制作微缩器官,以实现对人体功能的模拟——跳动的心脏、呼吸的肺、流动的血管,一一被浓缩进方寸间的芯片内。“只要从病人身体中抽取3毫升的血液,就可以利用干细胞、编程技术,将心肌细胞落进芯片里,可以模拟出病人真实的心脏环境。”顾忠泽团队成员、东大苏州医疗器械研究院开发总监陈早早介绍,比如肿瘤病患,在接受药物治疗时,很有可能因药物副作用伤及心脏,心脏芯片则可帮助检测药物对病患心脏的影响有多大,从而预防可能产生的药物毒性。顾忠泽表示,器官芯片有望部分替代动物和临床实验,对药物的毒性和疗效进行测试。该项目已与恒瑞、正大天晴、先声制药等药企合作,有望在3~5年内服务于新药筛选,以及患者个性化治疗。

“要在基础研究中,钻得进去;研究透了,还要能跳得出来。”顾忠泽说,就个人而言,他更希望做出有应用价值的科研,将基础研究的成果写在祖国大地上,这本身也是对理论的一种实践与检测。

以“行走大漠”的心境迈步科研路

科研的过程,就像在沙漠中徒步,也许你能找到玉石,也许捡到些石块,也许就是一无所获……顾忠泽以“行走大漠”的心境走着科研路,在他的办公室橱柜里,就放着几块石头,正是他从戈壁滩上拾捡来的。

“比起科研结果,我更享受和在意科研的过程,我怀揣热爱,在探索科学的道路中真诚付出,即便仅仅得到石头,或者以实验失败的结果告终,我也不觉遗憾。”顾忠泽由此谈到一个热点——科研论文。在顾忠泽看来,科研人理应重视论文,但是不能将论文功利化。他说,论文是科研人记录试验过程及结果的一种呈现方式,可以帮助后来者少走弯路,有助于接力式地促进科学进步。科研人应回归这种朴素的论文观,摈弃浮躁之风,把自己的才智贡献给人类发展。

迈步科学沙漠,除了真诚之外,“眼光”和“素养”同样重要。论科研眼光,顾忠泽提到自己的引路人——他的研究生导师,中国工程院院士、教育部原副部长、时任东大校长韦钰。“早在上个世纪末,她就开拓式地成立分子与生物分子电子学实验室,开启了纳米生物医学研究。”顾忠泽深有感触地说,优秀的科研人应当以高远的眼光洞察科研方向,既要结合实际、脚踏实地,也要望向星辰,拥有科研格局、前瞻性视野。

科学素养对于科研人而言,则类似于体力之于运动员,决定着能跑多久,能跑多远。“科学素养是种综合能力,其中包括诚信、道德,以及坚持。”顾忠泽由此提及自己的博士生导师、中国工程院外籍院士、光化学科学家藤岛昭。“导师教导我科学研究需要潜心和坚持,实事求是不作假。”顾忠泽感受到其背后传递的科学精神:做研究者,不屈从不盲从,不向谬误退让,真知、真理是永恒的追求。(交汇点记者 王梦然)