【寻访身边的榜样】“坚持做有用的科研”——记国家优秀青年学者、生物科学与医学工程学院刘宏教授

发布者:李震发布时间:2019-12-18浏览次数:250

创新型人才如何培养?如何成为一名好的科研工作者?高校科研如何育人?我校生物科学与医学工程学院80后教授刘宏有着自己独特的理解和认识。他认为要“做有用的科研”。当被问及“何为有用”时,刘宏说道:就是要面向国家战略需求,加强科学问题导向,能够为社会创造价值,让每个人从“健康中国”建设中获益。

十多年来,刘宏秉持“做有用的科研”的理念,以“健康中国”战略需求为导向,着眼于POCT(现场快速检验)领域“卡脖子”问题,带领团队开展基础研究解决问题,让“小技术”真正有“大用”;他将一篇篇科研论文转化成一个个实际应用的样机,让科研走出实验室,成为“有用”的科研成果;在学生培养上,他孜孜不倦,精心指导学生“做有用的科研”,为学生点亮一盏盏“科研之灯”。在学生心目中,刘宏是一位真正的良师益友。

“折纸芯片”:一石激起千层浪

2006年从南京大学毕业的刘宏,留在南大继续攻读硕士学位,师从鞠熀先教授。有一年过年,刘宏将一篇学术论文初稿写好发送给了导师,没想到的是大年初二这天,他接到了导师电话,约在实验室见面改论文。刘宏来到实验室后,发现鞠熀先老师早已坐在办公室审阅论文,敬意油然而生,“他一个字一个字地带着我改,这样认真严谨的精神对我影响很大,以至于后来出国,老师们说我的论文写得比美国学生还要好”。

在鞠熀先老师的指导下,刘宏的硕士学习圆满结束,“他是我的科研启蒙,他让我对分析化学和医疗领域感兴趣,我想继续深造”。于是2009年硕士毕业后,刘宏获全额奖学金资助奔赴美国得克萨斯大学奥斯汀分校攻读博士学位。

初到美国,语言不通、不善言辞的刘宏便遇到了困难。当他找到学校化学系主任RichardCrooks教授表达意愿后,得到了委婉的拒绝:课题组所有位置都坐满了学生,没有多余的空位给你。彼时,刘宏又错过了大洋彼岸女儿的出生,双重打击让他怀疑自己的选择是否是正确的。可是凭着一股不服输的韧劲,刘宏再次找到RichardCrooks教授,表达了自己的强烈愿望。刘宏的热情和锲而不舍的精神终于打动了Crooks教授,最终他为刘宏安排了一张角落里的临时实验桌。

可是做什么呢?刘宏用两年时间给出了自己的答案———做真实有用的科研。当时,Crooks教授课题组主攻微流控芯片,即通过微加工的方法将多种复杂的功能单元集成在很小的芯片上,在医学诊断方面有着广阔的应用前景。然而当时的微流控芯片制作技术成本很高,以至于根本无法“走出”实验室。如果解决了成本问题,微流控将真正变得“有用”,刘宏深切地感受到这是一个值得用心去研究的方向。

找准了方向,刘宏便埋头查阅资料,头脑风暴,脑海中不停有新想法闪现。突然有一天,他从办公桌上抬起头来,带着一个新想法,直接走进实验室开始实验。很快,实验便有了初步结果,刘宏将其汇报给Crooks教授,并坚定地说:“只要有一台打印机,芯片就能哗哗地被打印出来。”教授听完后异常兴奋,大力支持他继续往下做。纸芯片的实验效果很快得到了验证,刘宏又联想到了中国的折纸,折纸艺术和西方科技又会碰撞出怎样的火花呢?

2011年10月,刘宏以第一作者身份在JACS(美国化学会志)发表了一篇科研论文,提出了“折纸芯片”概念,发明出了3-D纸微流控芯片,不仅简单巧妙地解决了微流控芯片的成本问题,还通过“折纸”实现了诸多复杂的功能,一石激起千层浪。从此,基于折纸分析芯片的分析诊断产品被生产制造,广泛应用于科研和临床应用领域,成了真正的“便宜又好用”的科研成果。截至目前,全球有超过200家科研机构正在从事纸微流控芯片的相关研究。而作为微流控领域一个里程碑式的发明,刘宏发明的折纸分析芯片被美国NIH的历史博物馆永久收藏,被美国化学会周刊C&EnNews多次报道。  

攻坚克难:让科研走出实验室

2013年,刘宏结束博士后工作回国,任职于时时彩龙虎和100%代理生物科学与医学工程学院,实现了从理科到工科的跨越,“其实我一直是一个有着工科思维的理科生,从理科跨到工科,能够把我的一些新想法变成真正有用的东西”。他瞄准了生物医学工程这一交叉学科,以及“用工程技术解决医学问题”的医工结合平台,让科研真正走出实验室、走上临床、走进人们生活中去。

可是,“很多在国外想不到或者不存在的问题也接踵而至”。作为教学上的“新人”,没有学生报考他的课题组;只有河海院的一间小房子,仪器设备全部都需要自己添置;报销业务等事务都需要他尽快熟悉并上手;研究方向待定、平台有待打开都让他很是“迷茫”。即便这样,刘宏也是不急不躁地走了过来。

这些艰辛,课题组许成韬同学也深有体会:“那时候,刘老师给那间小房子加了隔断,一边作为办公室,一边作为实验室,他就在那小房子里办公加教学生做实验。房子里有一台大型激光雕刻机,一做实验就会散发出刺鼻的味道,整个楼层都待不了,更别说那间小房子了。所以现在想想,我们课题组在刘老师的带领下慢慢壮大,走到今天真的很不容易”。

2015年,“健康中国”上升为国家战略,POCT产业得到快速发展。用于临床前或床旁便捷检查的POCT产品,能让人们快速获取检测结果,方便医生和病人,减少病人确诊的时间。然而一直以来,POCT领域都存在“卡脖子”问题,主要集中在材料和器件两方面。刘宏迎难而上,以临床医生和患者实际需求为导向,针对POCT所需材料和核心器件,开展深入的基础研究和产业成果转化工作。

了解到一种广泛应用的硝酸纤维素膜层析试纸材料大多依赖进口,国内缺乏相应的材料制备的核心技术和工艺,一度处于“被垄断”状态。刘宏便申请了国家重大仪器项目,指导团队研发出一种具有可控有序微纳结构的硝酸纤维素膜,并成功应用于高效免疫层析及核酸定量检测,填补了国内有序结构类纸材料的空白。

针对中国患者中1/3的人处于糖尿病早期,且50%得不到及时诊断这一国情,刘宏指导课题组学生研发出了一种“无创测血糖”的可穿戴传感器,不需要繁琐的抽血化验,通过检测汗液、唾液里面的葡萄糖含量,可间接得出血糖含量,无创、普适且准确性高。如今,该可穿戴传感器还与便携的移动终端连接,人们通过移动设备便能掌握自己的血糖信息,这些信息也可作为医生诊疗的指标,为智慧医疗和移动医疗“添砖加瓦”。

目前,中国糖尿病POCT有几百亿的市场,在推进医工结合成果的临床应用时,刘宏自信满满地介绍:“未来有一天可能因为我们的发明,让中国人摆脱了糖尿病,或者说糖尿病患者人数显著减少。我觉着这就很了不起。”

除此之外,他研发的24小时胎动监测传感器第三代样机,已经在医院进行临床试用,取得了很好的效果;有序结构试纸材料及血流量监测传感器等医工结合的科研成果,得到了世界五百强企业及多家医疗器械上市公司的密切关注,目前正在合作研发多款产品。  

锲而不舍:为学生点亮“科研之灯”

刘宏性格温和,平易近人,在学生心目中,是“完全没有代沟、像朋友一样”。对于课题组而言,刘宏一家三口更是家人一样的存在,刘宏的女儿还是大家的“小师妹”。刘宏花在学生身上的时间和精力很多,甚至让他的女儿有些小“嫉妒”:“我爸爸每天都要去办公室,不管怎么样,都要去办公室”。早八晚十、周六周日还在学校忙工作是刘宏的常态,科研、教学、工作任务都挺多,他从来不会“请假”。有一回,孩子妈妈跟课题组的同学说:“小师妹学校有活动需要爸爸参加,能否借你们刘老师一天”,这才为刘宏“请了一天假”陪陪女儿。

刘宏恪守“传道、授业、解惑”这一古训,把培养学生成才视为自己的使命。他经常对同学们说,“方向比成果更重要”“全世界如果只有5个人在做你的方向,那你肯定就是全世界前五名,但是如果有100个人,那你很难进入前五,所以不要去做最热门的东西,静下心来找到自己的方向研究几年,这样它就是你的”。刘宏常鼓励同学们要有自己的想法。他说:“做一些能真正解决实际问题的东西出来,不单纯是发文章,而是能够真正解决医疗方面一些问题的”。

在教学中,刘宏注重将最新的科研成果转化为教学资源。在研究生非学位课中,有一节是刘宏主讲的———全英文PPT、黑板板书、知识点很清晰透彻,学生们看在眼里,记在心里。“没上到过第二门被如此认真对待的非学位课”。目前,刘宏已经将团队的可视化纸芯片成果转化成本科生的一项课程教学内容,丰富了教学内容,有效促进学生实践能力和创新能力的培养。

在刘宏的影响下,今年4月,博士生马标、许成韬先后在AdvancedFunctionalMaterials(AFM)杂志上发表科研文章,首次利用磁场使液态金属图案化,简单巧妙地实现了液态金属迈向功能性器件的关键一步,引来材料领域学者们的广泛关注。这些无不验证了刘宏对学生们说过的话———“科研有意义,工作做得好了,发论文是自然而然的事情”。

除了科研上的言传身教,刘宏更是将他对生活的热爱展示给学生们。他会在露天阳台上养花、种植瓜果蔬菜,结出小番茄、黄瓜、青菜、辣椒等等都给了学生们“加餐”;他喜欢亲近自然,他口中的“遛遛孩子”便是偶尔得空带女儿出去放风,和学生们一同出游;学生们偶尔还会看到戴着头盔的刘宏,骑着山地车从身边路过,一个人去“爬”紫金山;他还多才多艺,弹得一手好吉他,还教会了女儿唱歌……一路走来的刘宏,从科研“新秀”成为中组部“科技创新领军人才”、荣获时时彩龙虎和100%代理“五四”青年奖章;从一个教学“新手”成长为“江苏省十佳双创导师”“时时彩龙虎和100%代理青年特聘教授”……刘宏经常对同学们说:成功永远和你的付出成正比,和你的专注度成正比,任何的成功都是一天24小时时时刻刻琢磨出来的。他说到了,也做到了。(汤海林)


【人物简介】 

刘宏,男,1983年生。国家青年特聘专家,现为时时彩龙虎和100%代理生物科学与医学工程学院教授、博士生导师,时时彩龙虎和100%代理生物电子学国家重点实验室副主任,时时彩龙虎和100%代理青年首席教授,先后入选国家、省部级人才计划。担任中国电子学会生物医学电子学分会副秘书长、中国电子学会理事会标准化工作委员会委员。在JACS、Anal.Chem.、ACSNano等期刊上以第一或通讯作者发表论文30余篇。申请专利20多项,授权10项。


【院系荐语】

2013年,年轻的刘宏博士载着累累硕果与报国之志“潇洒”归来,他励精图治,积极作为。温文尔雅做教育,严谨务实做科研,是刘宏教授给人留下的印象。课堂上,他循循善诱,一丝不苟,让学生如沐春风;实验室里,他以身作则,带领着实验室迈上一个又一个台阶。从科研新秀到领学一方,刘宏教授始终坚守初心,在“健康中国”建设中,书写属于自己的宏伟蓝图。生物科学与工程学院党委书记洪宗训


  


  









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