戴磊:让微生物为人类带来大健康

原标题:鸿绎智库|跨界融合正成为中国青年科学家的“新常态”,材料创新有望来得更猛烈一些

实验台前,身着白大褂的戴磊与他的几名学生专注地操作着各种仪器和试剂,潜心钻研合成生态与进化,尝试通过人体微生物打开生命的奥秘。

在科技领域,许多重大科技突破的产生都离不开材料的创新发展,而且,一种新材料一旦成功商业化,它所改造的往往不会是只是单一的企业,而是会改造企业所在的整个行业,甚至会将人类科技文明推向另一个高度。

现年31岁的戴磊,是中国科学院深圳先进技术研究院的一名研究员、博士生导师。今年初,他从美国加州大学洛杉矶分校医学院辞职回国,加入了合成生物学研究所的队伍。

随着时代的变化,当今材料技术整体发展态势也出现了很多新的特点,例如材料结构功能一体化、材料与器件集成化等等,除此之外,材料与物理、化学、信息、生物等多学科的交叉融合还在进一步加剧,多学科交叉在材料创新中的作用变得越来越重要。

“这是近年来迅速发展的新兴交叉学科中冉冉升起的一颗新星,被认为将带来继‘DNA双螺旋发现’和‘人类基因组测序计划’之后的第三次生物技术革命。”戴磊说,合成生物学旨在揭示和理解生命系统的机制与规律,不仅有潜力帮助解决人类社会面临的诸多挑战,而且能从“造物”这一全新的视角,揭开基础生命科学的奥秘,为人类大健康做出新的贡献。

9 月 2
日,由DeepTech深科技与富士康共同发起成立的鸿绎智库在北京举办了一场科学x
技术 x 产业鸿绎智库科创专家交流会,DT
君有幸在一场活动亲自聆听到几位鸿绎智库科研工作者的故事,他们来自不同的研究领域,其中一个共同点是,跨界、多学科融合正在成为了他们的材料相关研究中的关键因素。

在国外学习和工作了10年的戴磊,并非生物学出身,而是以物理背景,朝着跨界的合成生物学领域“开疆扩土”,他的课题组主要以高通量实验技术、生物信息学、数理和统计模型为手段,在微生物组、蛋白质进化等方向开展研究。

未来鸿绎智库将每月举办科学 x 科技 x
产业交流会,欢迎科研工作者报名参加

“近十年来,中国合成生物学发展迅速、随着科技投入越来越多,科研条件和产业环境也越来越好,为科研人员创造了良好条件。”戴磊说,在实验室工作需要耐心和信心,他愿意回国释放“脑力”,用自己所学之长结出更多创新成果。

徐升就是其中一名。如今正在加州大学圣地亚哥分校担任助理教授的他,正在和他的团队投入柔性电子材料的研发中,利用生物学和材料学的交叉融合,实现柔性电子材料在人体内的深度“跨界”。

戴磊回国前的第一站就是来到深圳,为此他进行了半个月的实地考察。“一是看深圳先进技术研究院的研究方向,二是看自己能否胜任这一工作岗位。”他说,深圳年轻人很多,具有朝气蓬勃的创新活力,而且生活环境也很好,所以他毫不犹豫地留了下来。

“柔性电子材料是可弯曲可拉伸的。它可以像人的皮肤一样贴在人身上,且对人的皮肤的刺激很小,这是一个重要的优势。我们的柔性材料的主要用途是进行健康检测、人机互动等等。但现在的可穿戴电子器件有一些局限性,比如说其检测的信息主要来自皮肤表面。而我们课题组对这个领域的一个贡献是,我们把可穿戴电子器件的检测范围从皮肤的表面延伸到了皮肤以下”,徐升介绍说,“这样的延伸使得人们能够检测深层次的血压,例如心脏、肺或、肝直接相连着的血管的血压”。

目前,戴磊正在探索与人体肠道微生物组相关的合成工作。他认为,微生物组的本质是一个复杂的动力系统,在自然界和人体健康中起着重要的角色,今后的工作将会潜心于此,进一步探寻合成生物学在医药方面的应用,为“健康中国”贡献自己的力量。

图片 1

据介绍,合成生物学研究所在合成生命体设计原理、人工合成酵母染色体、人工改造细菌治疗肿瘤等方面取得了突破。目前,由深圳先进技术研究院牵头打造的“合成生物研究重大科技基础设施”已经获深圳市发改委批复立项。近年来,深圳生物医药产业以年均15%的增幅快速发展。今年上半年,生物医药产业增加值增速达到23.8%,居七大战略新兴产业之首。

图丨徐升(来源:DT君)

而蓝晶微生物CEO李腾,他所从事的研究领域可谓本身就是学科交叉融合的产物,那就是合成生物学。而合成生物学技术同样有希望在材料领域大放异彩。

合成生物学相当于工程化理念应用在生物学中,是这几年全球生物技术领域冉冉升起的一颗新星。李腾向我们介绍到,以往胰岛素是在猪的胰腺中提取出胰岛细胞,再将其胰岛素提取出来,到了20世纪70年代,有两位科学家用基因工程技术将人的胰岛素基因组装到大肠杆菌中,让大肠杆菌合成胰岛素,如今,人们不满足于此,终于把一段非常长的基因序列上信息放到一个生命系统中,让生命系统按照人们设想的样子工作,这就是合成生物学。

李腾创办的蓝晶微生物,就是致力于把合成生物学应用在微生物的优化上。“用微生物做制造可以带来潜力很大且非常高效的制造系统。**经过精确的计算,微生物可以把能量变成一个特定产品,将简单的原料变成一个高附加值的产品**”,他说。

图片 2

图丨李腾(来源:DT君)

据李腾介绍,目前生物合成的材料可以代替一些石油制品,比如聚酯,但其中的成本很难降低,因为这涉及到生物技术和材料两方面的问题。而这种情况下,合成生物学正好能解决这个关键的问题,其中将有很大的机会。

而除了像柔性电子材料、依靠合成生物学制造材料以外,传统材料领域的科学家、中科院化学研究所高技术材料材料实验室主任赵彤同样在进行跨界创新。“我本来是从事有机高分子合成的,后来发现无机合成是个黑箱,即不可控,所以我想用高分子的办法让无机材料的制备变成可控”,赵彤说。

目前,赵彤正在用这样的思路为中国家电巨头美的开发微波炉的新型涂层。美的如今已经是全球最大的微波炉厂商,其微波炉产品需要大量的耐高温易清洁的内部涂层,这就意味着这种原材料涂层既有亲油性、耐高温的特质,也具有亲水性,而赵彤和他的团队已经开发出了这样材料,“我们的涂层现在基本实验上已经通过”,他说。

图片 3

图丨赵彤(来源:DT君)

“融合跨界会成为一种大的趋势。就像一句话所说的,你未来不在跨界的餐桌上,就会在跨界的餐牌上”,艾瑞管理咨询公司总经理钟贺福说道,尽管他并不是一名材料学家,但他在听完中国青年科学家的分享后,感触良多。

他也在会议上抛出了值得深思的问题:科学家在做研究时,如何保证有长远的技术和布局,如何更多地去和具体的商业化产品结合

图片 4

图丨麦立强(来源:DT君)

武汉理工大学材料学科首席教授麦立强教授长期致力于电化学储能材料和器件研究,他也深刻体会到不断涌现的市场新需求,正在要求着他们考虑更多技术布局方向。例如,徐升团队所做的人体内部检测技术会对电池提出新的性能需求,而且,未来再好的生物材料器件也是需要电池来支撑,这正是他们在做的一个方向。麦立强和他的团队开展了一系列的新型技术来改善电池的续航,而在储能装置上,提升其能量密度、功率密度、循环寿命和安全性也是研究者们的终极目标。

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注