【新春走基层】一位生物仿生研究员心声:“追逐简单自在的科学快乐”

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2020-01-11 05:58

【新春走基层】一位生物仿生研究员心声:“追逐简单自在的科学快乐”

  【摘要】随着科技的不断进步,“仿生技术”逐渐成为业界重要的研究方向。其中,生物矿化及生物仿生便是其中一种,也为人们的生活提供了更多可能性。比如,利用生物矿化及仿生技术制成的血管、人造心脏、人造骨、人造皮肤等,为无数患者带来生的希望。

  感受基层故事,聆听一线从业者新年心声。今天,让我们走近一位口腔医院正畸科的一线研究员,感受她从事“生物仿生”研究的励志故事。

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  光明网记者 李政葳

  科学家从萤火虫发光器的结构中获得灵感,通过合成荧光素和荧光酶制造出了生物灯具,并广泛应用在不能利用电源的危险环境中……这段科技趣谈几乎众所周知,虽然听起来带有几分科幻色彩,但仿生技术离我们并不遥远。

  北京大学口腔医院正畸科研究员刘燕,就是这一领域的一位从业者,重点研究生物矿化及生物仿生纳米材料制备,并将研究重点放在牙骨矿化机理以及生物仿生纳米材料的实际应用上。

  年终岁尾,聊起自己最近的动态,刘燕说,现在正在对生物仿生纳米材料的临床转化进行深入研究,“尽管要走的路还很长,但已经做好了准备,随时迎接科学的挑战”。

  其实,刘燕结缘“科研”工作,与家庭环境密不可分。刘燕的叔叔是我国口腔领域的知名专家,从小在叔叔的影响下对口腔知识有了广泛了解,也正是在这样的熏陶下,“科研”两个字从小就在刘燕心里扎了根。

  2006年,刘燕进入华中科技大学同济医学院硕博连读。期间,作为联合培养博士,刘燕前往美国佐治亚医学院牙学院继续科研之路,并对生物矿化机理及生物仿生纳米材料在口腔疾病中的应用进行了深入探索。

  尽管刚到异国他乡还没完全适应,但刘燕的身心早已扑在了科研上。在毕业前,以第一作者身份在Advanced Materials、Biomaterials及Acta Biomaterialia等国际顶尖材料杂志上,发表了8篇高质量学术文章。

  不管走多远,刘燕都想用所学知识更好地回报祖国。2011年博士毕业后,刘燕回国来到北京大学口腔医院正畸科进行了两年的博士后深造。

  提及刚到口腔医院时的情景,刘燕仍记忆犹新。“那时正畸科实验室还没建立,很多研究都无从下手,几乎一切都是从零开始。”刘燕说,为了能够进行实验研究,只能到处“借”实验室,在其他科研人员使用完毕后利用空隙时间使用仪器。那时,她常常凌晨4点就要起床前往实验检测中心,做完实验后又要马不停蹄地迎着朝阳赶往北京大学口腔医院上班。

  在这期间,刘燕对研究方向进行了扩展。起初自己主要针对牙釉质和牙本质的矿化进行研究;后来,在此基础上,将研究重点转向了牙骨。牙齿与口腔内的骨有着异曲同工之妙,其本质都是矿化组织,她在经过系统研究后发现,在进行正畸治疗中,要想移动牙齿,常会与骨头发生“冲突”,因此牙与骨需要相互配合,这同样也是正畸的重要原理。

  诸多的“奇思妙想”亟待付诸实践,刘燕也迫切想要利用生物矿化技术为口腔疾病治疗打开一扇新的大门。“做科研的最终目的是什么,还是要让研究成果能应用于临床治疗,切实服务更多的人。”刘燕说。

  事实上,对于整个口腔研究领域而言,如何高效实现颌面部的骨再生一直是亟需突破的研究瓶颈。刘燕的课题组经过仔细研究决定,从微纳米水平入手,对天然骨组织的各级结构及胚胎发育进行仿生模拟,以便为宿主细胞提供类似天然的微环境。

  为此,他们通过理论计算与热动力学控制,最终体外重组了天然骨的多级结构。这种仿生合成的支架材料具有天然骨样的应力分散能力及降解速率,且能调节免疫微环境并促进宿主细胞的招募,实现了内源性骨再生。这一系列成果,也相继发表在了国际顶尖学术期刊上。

  目前,刘燕团队正在通过改进材料的理化及生物功能以适应临床不同类型组织缺损修复。比如,感染性骨缺损、牙周复合组织缺损等, 希望推动这种仿生材料能应尽早用于临床,解决植入材料进口依赖价格昂贵等问题,不断造福广大患者。

  从本科、硕士、博士再到博士后,刘燕先后入选2018年科技部中青年领军人才、2019年国家“万人计划”青年拔尖人才,并获得了北京市科技新星、第一届全国口腔优秀青年、国际口腔杰出青年学者一等奖及世界华人青年研究学者一等奖等荣誉。

  除了科研成果遍地开花,刘燕也没有忘记自己的另一份职责。采访中,她不止一次提到自己在美国研究期间导师自由而又不失严谨的教学风格,以及回国后北京大学口腔医院前辈们认真负责、充满活力的科研作风,这也让她对培养学生有了独到的理念。

  “只要有价值、有意义的研究方向,哪怕当时看起来是不可能完成的事情,我也会鼓励学生去尝试。”如今,刘燕的团队已有十多位成员,每个人都找到了自己所擅长的研究方向。多年来,团队运作模式灵活、合作融洽。

  站在2020年的路口,刘燕期待能在生物矿化及生物仿生纳米材料的制备这片神奇土地上,继续纵横驰骋,也期待科研团队取得更多自主创新成果,“追逐简单自在的科学快乐”。

(责编:冯粒、曹昆)

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