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對話劉昌勝院士:做科研,不是簡單的“成還是沒成”

2024-03-20 10:16吳雪
新民周刊 2024年10期
關鍵詞:上海大學人工材料

吳雪

提起中國科學院院士劉昌勝的名字,一定會聯想到“人工骨技術”,三十多年來,這項技術從無到有,再到實現產業化,為眾多骨病患者的健康帶來福音。作為一名科研工作者,劉昌勝的身份,不僅是中國科學院院士,他還有另一個重要身份——上海大學校長。

2019年6月,劉昌勝履新上海大學,五年來,他率領上海大學探索高校高質量發展新格局。2021年3月,上海大學與寶山區深入合作,聚焦人工智能和新材料,攜手打造環上大科技園。通過區校合作建設新模式,讓高校知識產權工作為科技創新賦能。

近日,在上海大學寶山校區行政樓的辦公室里,《新民周刊》記者專訪了劉昌勝。他談話風趣幽默、思路清晰。言語間,記者看到了一位科技工作者的鉆研與執著,更領略到他作為一名高校管理者的嚴謹與格局。

做到“單項冠軍”

1967年6月,劉昌勝在湖北省大冶市西南部劉仁八鎮出生。這里曾是彭德懷、王平等老一輩無產階級革命家戰斗過的地方。

劉昌勝學習一直勤奮刻苦,無論小學還是初中,他的成績總是名列前茅。1982年,劉昌勝以優異成績考取大冶師范學校。1985年,師范學校三年學制期滿,依照慣例,劉昌勝應該會分配至中小學教書??擅\的眷顧,讓劉昌勝迎來了人生中的重要轉折點。

這一年,大冶師范學校獲得了湖北大學本科的一個保送指標,學校決定以筆試招考的形式從當時的畢業班里挑選優秀畢業生保送繼續深造。劉昌勝脫穎而出,就此開啟了高校求學之路。

在湖北大學讀本科二年級時的劉昌勝,逐漸對生物化學實驗產生濃厚興趣,也有機會進入教授課題組參與實驗,為其后面的人生走向埋下伏筆。眾所周知,上世紀80年代,本科生是為數不多的“天之驕子”,畢業后由國家分配工作。但劉昌勝深感,鉆研得越深,要學的東西也越深越多,越想報考研究生。

研究生的培養方式更像師父帶徒弟,在實踐中不斷學習、培養能力,繼而將知識融會貫通。這正是劉昌勝追求的目標。后來,在華東理工大學的碩博求學路上,劉昌勝自己琢磨出一個道理:人的發展是追求卓越的過程,要將事情做到極致,要在一個領域里做到尖端、做到“單項冠軍”,才能收獲好的結果。

那時,生物醫用材料作為一種新材料隨著材料科學與生物工程科學的發展出現不久,還是研究生的劉昌勝了解到國際上的這一動向后迅速切入,研究自固化人工骨,成為國內較早研究人工骨的學者之一。1993年初,正在華東理工大學化學工程專業攻讀博士的劉昌勝,開始專注于“人工骨”研究,簡單來說就是為骨受傷的病人打造可以填補修復缺損的人造骨頭。

對于骨損傷患者來說,植入骨修復材料是常見治療手段。在中國,每年骨缺損的患者有300萬人,對修復材料的需求大。但由于缺乏理想的修復材料或材料的生物活性不足,很多人得不到有效治療,甚至導致殘疾。

劉昌勝,1967年6月出生于湖北大冶,生物材料學家,中國科學院院士,上海大學黨委副書記、校長。長期從事生物材料的研究,發展了多種活性骨修復材料以及生長因子制備和材料活化新技術;研制出自固化磷酸鈣人工骨并獲此類產品注冊證,實現臨床廣泛應用。

此前,國內外研究的替代材料主要分為兩類,一類是有機高分子材料,可塑性好但固化時會放出強熱,容易灼傷周圍人體組織;另一類是無機陶瓷材料,生物相容性好但可塑性差,一旦定型不可以改變形狀,批量化生產也較難,而且植入后難以降解,會長期存于體內。

劉昌勝理想中的人工骨材料,既能像水泥一樣任意塑形,又能凝固起來,具備一定的強度支撐人體重量。同時,還要有良好的生物相容性,植入人體后能降解吸收,并引導新的骨頭生長。自主研發倒逼劉昌勝團隊走出了新路線,與國外流行的以磷酸三鈣為“料”不同,劉昌勝項目組開發出了磷酸四鈣為“料”的技術路線和制備方法。

1998年,自固化磷酸鈣人工骨研制成功,在可醫用的人工骨上,劉昌勝團隊不僅實現了技術突破,也完成了從科研向產業化轉變。當時,這一國產人工骨的問世,在骨科臨床引起了不小轟動。相較長期以來骨缺損治療中取自體骨的“挖肉補瘡”模式,人工骨免去了病人二次手術的痛苦,也降低了感染率。

也正是這一年,劉昌勝面臨兩難:是申請新課題,開展新研究,還是推動自固化磷酸鈣人工骨產業化。前者對他來說輕車熟路,后者意味著一項全新挑戰。他最終選擇了后者,創立公司,開始了教授與企業家并行的職業生涯。

科研如同“打怪升級”

憑借從無到有的人工骨研制以及在臨床上的成功應用,劉昌勝獲得了2003年度國家科學技術進步獎二等獎。這已是對技術研發的很高認可,但是這一領域的科學研究似乎才剛剛開始。在產品得到廣泛應用之后,日益增多的臨床應用也呈現出了許多新的亟待解決的問題。

劉昌勝告訴《新民周刊》,科研如同“打怪升級”,充滿不確定性,每個階段都會遇到新問題、新挑戰??蒲泄ぷ髡咭欢ㄒ獙W會試錯,與失敗打交道,不斷在失敗中找到成功的路徑。

據劉昌勝回憶,1995年,研究團隊和復旦大學附屬中山醫院展開合作,團隊做出新材料以后,準備拿到醫用上進行動物實驗。當時材料在實驗室的測試都是正常的,但和合作者一起做的時候,卻和預想中有些不同?!罢{好的材料放進動物體內時,一遇到活體的血液,就無法正常固化,直接散掉了。我們又將材料返回到實驗室,團隊一起攻堅解決?!?/p>

類似的攻堅劉昌勝團隊經歷過很多次。他說,推倒重來,推倒再重來,是一名科研工作者的工作常態。當科研工作者瞄準一件事情去解決時,解決的過程不是簡單的成還是沒成,從研發、實驗,到臨床應用,再到后期反饋等,都可能面臨預想不到的新問題,團隊更要及時優化,給出新的解決方案。

當新材料幾經試錯,通過了臨床試驗,終于能在市場上很好地應用時,劉昌勝又分享了一件小事:“當時材料應用臨床上反映不錯,但有一位廣東的醫生反映,材料收到后出現了板結,板結的意思就是說材料結塊了。團隊后來查找下來,原來是南方濕度大、溫度高導致的,最后,改了包裝才解決了這一問題?!?/p>

科研,實際上就是不斷試錯,不斷修正的過程。2000年,劉昌勝團隊又開始潛心研制高活性骨修復材料,為更好發揮活性因子的效果,研究模擬人體骨組織的結構與功能,在國際上首創出“高活性rhBMP-2/類骨磷灰石多級結構”骨修復體及其制備技術。

可是,一項技術在實驗室里取得突破是“從0到1”,距離它能造?;颊叩摹皬?到100”,還有很長的路要走。拿骨修復來說,想要用rhBMP-2成功誘導出新骨,不僅需要解決蛋白的合成、復性和純化技術,還要研發適用于該產品的骨病治療新技術。

2013年,團隊取得國內第一張載高活性rhBMP-2骨生長因子的骨修復產品的注冊證,并在上海青浦建立新的生產基地,加速推進科技成果轉化進程。

10年來,團隊不斷研發多種骨病治療新技術,拓展材料應用的臨床邊界,相關產品已在全國1000余家醫院累計使用超過50萬例,對骨修復難題的臨床治療有效率達90%以上。

2023年5月26日,“載生長因子(rhBMP-2)高活性骨修復體的創制及臨床應用”項目,獲得2022年度上海市技術發明獎特等獎。目前,劉昌勝團隊研發的骨修復材料,不僅支撐骨移植手術療法的開展與進步,還在促進新治療方法方面發揮了重要作用。

劉昌勝介紹,早期,骨修復材料第一個用途是應用于骨腫瘤切除以后的缺損填充治療。只要將自固化磷酸鈣人工骨材料放置于骨腫瘤切除以后的骨缺損或骨折后的骨頭上,它就能引導人體在原位長出新骨,使骨折病人愈合,且材料可在人體內逐步降解,代謝產物由腎臟排出。

上海大學校長劉昌勝院士榮獲第三屆全國創新爭先獎。

另外,對于年輕的股骨頭壞死的病人,可使用這種生物材料實現保髖治療;對于腰椎退行性病變的病人,在骨修復新材料的輔助下,可以促進腰椎融合,讓老年人脊椎疾病的微創手術成為現實。

除了加速骨損傷愈合、創造新術式外,材料還可以用于幫助老年人實現牙種植。種植牙需要種在口腔頜面的牙槽骨上,老年人通常牙槽骨萎縮,難以種植或易導致種植失敗,這些最需要種植牙的人群反而種不了牙。有了高活性骨修復材料,老年人植牙成功率大大提高。

問及骨修復材料下一步的發展,劉昌勝說,目前國內的研究方向主要有兩個方面,第一趨向于進一步提高材料的活性,第二針對個性化的病人,提高材料的綜合使用性能。

創新,重在育人

2019年6月1日,劉昌勝履新上海大學黨委副書記、校長一職,正式蛻變為科學家和管理者的雙重身份。

2023年的新生開學典禮上,劉昌勝作題為《自強不息,迎戰未來》的講話。他囑咐同學們,唯有胸懷“國之大者”,堅持修身立德,才能明時代之大勢、行天下之大道、成復興之英才。

當記者問起,五年來,如何平衡科學家和大學校長這兩重身份時,劉昌勝告訴《新民周刊》,科研既是職業也是熱愛,他很享受在未知領域探索的過程。做科研是和物打交道,自己把工作做好,做到極致;但做管理是和人打交道,要發動大家把工作做好。

一個是求創新,追求個性,找到不同的材料、思路、方法;另一個是求同,用共同的理想、共同的目標、共同的價值觀牽引,形成合力,實現預定目標。當前,上海大學正處于高速發展階段,如何實現高質量發展的目標,面臨著新任務、新挑戰。

劉昌勝認為,上海大學自從1994年新合并組建以來,依托學校的多學科優勢,正努力建設成為一所世界一流的綜合性研究型大學。在新形勢下實現這一奮斗目標,需緊密對接國家戰略和地方需求,開展多學科會戰,提升服務能級。

2021年,上海大學實施“五五戰略”,一方面聚焦微電子、人工智能、生物醫藥、新能源、量子科技“五朵金花”,緊密對接上海三大先導產業和六大重點產業,服務上??苿撝行慕ㄔO;另一方面,聚焦城市社會治理、考古與文保、新海派文化、藝術技術、數字經濟與管理“五大陣地”,推動文化自信自強,服務上海全球卓越城市建設。

劉昌勝表示,在高科技發展對整個社會產生變革性影響的當下,大學生們也應該早做準備,迎接挑戰。他深知,從學生到老師、從院長到校長,賦予他最大能量的品質,即是創新。而創新的本質,重在育人。師者,傳道授業解惑,便是教學生做人的道理,持之以恒地解決難題。

談及高校如何助力科研成果轉化,劉昌勝表示,高校的原始創新研究已經實現了“從0到1”的創新,而要完成“從1到10”“從10到100”的轉化,這本身就是一門科學。目前,學校正在持續完善知識產權相關制度體系建設,促進科技成果的轉化。

當科研人員完成了原始的創新工作,解決了可行性問題,這個成果僅僅停留在實驗室,不能惠及廣大民眾。

如果能進行有效的成果轉化,產生社會效應和經濟效應以后,反過來會激勵學??蒲腥藛T再去創新,從而承擔更大的使命。

為了激發創新活力,充分整合社會資源促進科技成果的產業化,上海大學與學校所在的行政區緊密合作,建立了“校內研發+環上大轉化”模式。劉昌勝希望借鑒“斯坦福+硅谷”模式,依托高校的技術溢出,對接資本和市場,在研發早期進行概念驗證,在后期幫助創業孵化。目前,環上大科技園孵化培育科技企業超500家,注冊資金近35億元,科技成果轉化114項,金額超2億元。

對于如何精準發力,服務于國際文化大都市建設,學校立足于“為人民、為藝術、為城市、為生活”,打造開放、共享、創新的殿堂級院區。以學校正在建設的上大美院吳淞校區項目為例,正是聚焦新海派藝術,突出“工業轉型+藝術創新”的發展思路,全面助力上海市南北轉型發展。

該項目也屬于創新的建設模式,由寶武集團供地、寶山區政府建校、市級建設財力支持生活配套設施建設、上海大學使用并注入辦學資源和高水平學科建設,后續,寶山區委托上實集團負責教學科研區建設。預計2026年投入使用。

在《工程學——無盡的前沿》一書中,曾有論述指出,以“發現未知”為目標的自然科學家,和以“創造未有”為目標的工程師,正在經歷一種前所未有的一體化趨同過程。

劉昌勝先后獲得國家科技進步獎和國家自然科學獎的人工骨項目的研制,恰如其分地詮釋了這一過程。盡管有了雙重身份,劉昌勝仍然在一次又一次地解決問題,創新開拓之后,向著未知和未有的世界,沖擊“無盡的前沿”。

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