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张国军:在微观世界里追逐“纳米梦”

2017-11-20 18:35:18 | 来源:健康报 | 分享
  一纳米等于百万分之一毫米,相当于人类头发直径的万分之一。1纳米~100纳米的尺度空间,就是湖北省中医药大学检验学院张国军教授研究的微观世界。
 
  17年来致力于纳米生物传感技术这一交叉学科的研究,张国军凭借突出的科研实力,先后入选为湖北省“楚天学者”特聘教授、湖北省第三批引进海外高层次人才“百人计划”特聘专家,被湖北省人力资源和社会保障厅评为“湖北省有突出贡献的中青年专家”。
 
  “现在实验室‘兵强马壮’,我当初的选择没错”
 
  张国军是2011年回国的。回国前的10年间,他先后在德国Institute of Photonic Technology Jena、日本早稻田大学、新加坡微电子研究院,从事纳米生物传感技术在疾病诊断中的研究和应用工作,获得了国际专利3项,主持新加坡国家级项目2项,在国际知名杂志上发表过30多篇论文。尽管在国外的工作和生活顺顺当当,但张国军却一直在寻找回国的机会。
 
  2011年,张国军受聘为湖北省中医药大校“楚天学者计划”检验学院临床检验诊断学学科岗位特聘教授。
 
  “刚回国那会儿,我心里也有些困惑。”张国军研究的纳米生物传感技术是国际学术界的前沿,如何将这一现代科学技术运用于中医中药这一传统经验学科,从而推动中医药事业创新发展,成为摆在他面前的崭新课题。
 
  刚到学校,一切都得从零开始。没有实验室,没有教师,没有学生。“当时我最关心的,就是能不能搭建一个好的平台,让我专心做自己喜欢的事。”很快,张国军心中的顾虑被打消了。学校先后拿出4间实验室作为纳米生物传感中心实验室,同时拨出专项经费,用于购置开展实验所需的各种仪器设备,又陆续引进多名博士后等研究人员。“科研条件和环境远远超出了我的预期。”张国军说。
 
  “现在实验室‘兵强马壮’,有先进的设备,有优秀的团队,也形成了一批有影响力的研究成果,这更加证明我当初的选择没错。”张国军欣喜地说。
 
  “做科研最大的乐趣,就在于一步步探索未知世界”
 
  到学校后,张国军一直带领团队开展“石墨烯场效应晶体管生物传感器的研制与其在疾病诊断中的应用”等方面的研究。目前,这项研究已结出硕果:《基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的心衰早期检测研究》获批国家自然科学基金面上项目;《一种石墨烯场效应晶体管生物传感器》已于2013年取得国家实用新型专利。
 
  “石墨烯场效应晶体管生物传感器是一种利用纳米材料构建的生物芯片。”张国军介绍,传统的血液检测,不仅样品需求量大、成本高,而且耗时。而将纳米材料“石墨烯”做的芯片用于血液样品检测时,便能达到实时监测的效果,“既可大大缩短检测时间,又能节省成本,为患者争取到治疗时间”。
 
  “纳米针灸传感针”是张国军目前正在研究的全新课题,它是将纳米技术与中医针灸有机结合的有益尝试。张国军说,他和针灸骨伤学院合作,希望通过将纳米材料应用于针灸,研制出一种检测准确、灵敏度高、稳定性好的纳米针灸传感针,探测出针灸治疗疾病的机制,从而推进中医针灸学研究的国际化进程。
 
  2016年年初,团队采用电化学方法,在针灸针尖表面分别沉积金纳米颗粒与纳米材料——石墨烯,构建纳米针灸传感针,开创全球首例。之后,团队与针灸骨伤学院合作制备的碳纳米管针灸传感针,首次运用于动物活体实验中,取得阶段性成果。两项成果均发表在《Nature》子刊《Scientific Reports》上。
 
  这些年,张国军时常在国内外开展学术交流,向同行展示在纳米生物传感技术方面的应用研究成果。2014年,在第12届全国电分析化学学术会议上,他作了《纳米针灸传感针的制备和应用》的学术报告,介绍湖北中医药大学纳米生物传感技术与针灸学科合作方面的工作,引起了强烈反响。
 
  “做科研最大的乐趣,就在于研究的是未知的东西。你不知道结果是怎样,只能一步一步探索。”回国6年时间里,张国军带领团队收获累累硕果:获批国家自然科学基金项目7项;获批国家专利2项、申请专利2项;合著英文专著2部;发表SCI论文40余篇,其中影响因子大于10的2篇;两篇论文分获第15届省自然科学优秀论文优秀学术论文一等奖和第16届省自然科学优秀论文优秀学术论文特等奖。2015年,张国军发表的论文被SCI索引权威数据库评选为高引用文章。
 
  “我和团队有一个梦想,就是将纳米技术与生物传感技术结合,应用于疾病的早期诊断。”张国军说,如果研制出一种便携式小型器械,能从体液中检测生物标志物,对疾病进行早期预警,这样就可以提前治疗癌症,提高患者生存率了。
 
  “一个团队,只有围绕一个方向共同努力,才能做出成绩”
 
  近年来,张国军指导实验室青年教师、研究生、本科生频频在国际顶尖学术杂志上发表SCI论文,被全校师生津津乐道。说起其中的“秘诀”,张国军笑称“这都得益于‘两会’教学”。
 
  张国军带领的团队是一支非常年轻的队伍,因此在带教过程中,他注重思维启发,特别看重团队成员对科研的兴趣和坚持的毅力。“两会”就是定期开展的教师例会和学生例会。在张国军看来,“一个团队,只有围绕一个方向共同努力,心往一处想,劲往一处使,才能做出令人满意的成绩”。
 
  每个月,张国军会组织实验室全体老师召开研讨会,听他们汇报实验进展,帮助他们明确下一步的研究方向。在实验室的外墙上,张贴有近期研究成果展,每隔一段时间,张国军都要求有新的进展出现在墙上。这就促使每个成员去钻研、去竞争。团队中的第一位博士后杨帆2013年来校工作,2014年就以第一作者身份,在材料领域顶级国际杂志《先进材料》(影响因子:17.493)上发表了高水平论文。2016年,杨帆再次以第一作者身份,在生物芯片顶尖杂志《Lab on a Chip》上发表综述性论文,该文章被遴选为封面文章进行了亮点报道。
 
  学生例会则安排在每周一上午。张国军要求每个人轮流作报告,解读一篇最新的英文版学科研究论文。他自己也每次都参加例会,点评报告,提出改进意见。“学生在前期准备时,肯定会遇到一些不懂的问题,这就需要翻字典、查资料。”张国军说,这个过程其实就是培养学生的独立思维和学习能力,而看英文文献主要是为了锻炼学生的英语水平,为今后英文论文写作打基础。
 
  在团队成员心中,张国军是良师益友。2012级硕士研究生蔡冰洁回忆:刚保送研究生时,因为不熟悉这一研究领域,每次实验结果都不理想。张国军得知情况后,主动找她讨论实验细节,查找问题,并给予鼓励。一次,蔡冰洁的实验需做表征,实验室内设备无法满足,也是张国军为她联系武汉理工大学测试中心,并顶着酷暑陪她前往,途中还不忘给她讲解仪器工作原理和分析预期实验结果。当蔡冰洁将研究论文交给张国军后,很快便收到了修改意见。“大到文章布局,小到标点符号,都一一作了标注”,这让蔡冰洁既感动又敬佩。经过8次反复修改,以蔡冰洁为第一作者的论文最终发表于纳米材料领域顶级国际杂志《ACS Nano》(影响因子:12.881)。
 
  治学严谨,他是学生眼中的严师;谦逊随和,他是团队心中的“暖男”;成果丰硕,他是令人钦羡的“科研达人”。但在张国军看来,自己只是一名普通的教师,他所做的一切,只为追寻心中的“纳米梦”——让纳米技术能真正应用于疾病诊断和中医药领域,形成一批科研成果并走入国际视野。

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