——记齐鲁工业大学（山东省科学院）生物工程学部副教授黄晓文及其科研团队

吴 彪  李 桐

自古以来，人们对于生命一直怀有敬畏之心。随着时代的更迭以及科学技术的发展，生命科学领域涌现出大量先进技术，以服务人类生命健康事业。微流控技术便是其中一种。

与传统单一科学技术相比，微流控技术能够将化学、生物和医学等领域中样品的反应、分离、检测等过程集成到一块微米级的芯片上，高效、自动地完成分析全过程。它不仅具备小型化、集成化与便携化等诸多优点，还能大大缩短样本处理时间，精密控制液体流动，节约试剂耗材，有着极为广阔的应用前景。微流控技术的诞生，是研发人员对自动化及效率更为极致的追求。其问世至今不过30年历史，但因发展迅猛，被称为下一代医疗诊断“颠覆性技术”，吸引了一批批科研学者投身其中。齐鲁工业大学生物工程学部副教授黄晓文多年来就深耕在这一科研领域，并在相关研究中积累了丰富的经验。

埋头深耕，苦心钻研。从事科研以来，黄晓文怀着饱满的热情与斗志，投身于以微流控芯片及纳米材料为基础的生物检测及生物医学应用中，取得了诸多创新性科研成果。在她看来，人生如白驹过隙，忽然而已，能在生命科学研究中，朝着自己的理想迈进，她的内心会愈加丰盈，人生的信念也愈加笃定。

学习积淀，在交叉学科中成长

吾生也有涯，而知也无涯。在热爱与求知欲的驱使下，黄晓文一步一个脚印，不断积累交叉领域知识，提升自己的研究技能，为更好地从事生命科学领域的相关研究打下了坚实的基础。

本科阶段，黄晓文就读于齐鲁工业大学生物工程学院生物技术专业，自此开始了生物技术研究的基础启蒙。本科毕业后，她以优异的成绩考入西北农林科技大学细胞生物学专业。在导师王进义教授的引领下，她初次接触到了微流控芯片研究，开始了在这一领域的研究探索，并学习了基于微流控芯片的细胞生物学、流体力学等相关知识，为自己今后深度开展相关领域研究，奠定了坚实的根基。

学海无涯，孜孜不倦。研究生毕业后，为了学习更多知识、积累更多研究经验，黄晓文还曾前往香港城市大学担任了两年的助理研究员，并因此与王钻开教授结缘。王钻开教授在仿生机械系统和微观传递现象研究中具有很高的学术造诣，对科学难题追求突破。通过他的教育引领，黄晓文将自己在硕士期间所积累的研究经验，向机械与力学方向进行了扩展，形成了更为先进的技术手段及更加逻辑化的科研思维体系。

对科学研究的热爱，让黄晓文对相关领域内的前沿科研知识，表现出极大的探索欲望。2013年10月，她前往香港理工大学应用物理系攻读微流控芯片-生物检测方向的博士学位。通过研究交流，黄晓文知悉，自己的博士生导师张需明教授一直怀有高效实现仿植物人工光合作用的梦想。在他的引导与启发下，黄晓文开始将自己的研究方向进一步拓展到半导体材料领域。虽然从生物到物理材料领域的跨越，让黄晓文面对了巨大的挑战，但她还是凭借自己强大的毅力，克服了重重困难。她从基本概念开始学起，点滴积累，最终学有所成。值得一提的是，博士期间，黄晓文还于2016年6—11月前往美国明尼苏达大学机械工程系从事光敏生物材料合成方向的研究，而这段经历也为她继续从事辅酶再生相关领域的科研探索奠定了坚实的基础。

从香港到美国的研学经历，是黄晓文科研生涯的关键时期。这一阶段，她不仅知识储备发生了指数级的增长，也在交叉学科研究中有了更加长足的进步。在她看来，如果科学家一直局限于某一个行业中，就很难实现交叉学科的发展，也很难站在相应的高度去解决相关问题，而能够从事交叉学科研究，不仅是一种挑战，更是自己科研之路上不可多得的经历。“当时跨学科去扩展这些知识面的时候无疑是困难的，但是真正到现在这个阶段往回看的时候，就会发现自己无意中掌握了很多领域的研究知识，这些知识对于我来说都是非常宝贵的财富。”黄晓文说。而这段经历，也给黄晓文输入了一种强大的信念，让她在今后的科研道路上，不管遇到什么困难，都拥有乘风破浪的勇气。

科学抗疫，提升病毒检测效率

人类战胜大灾大疫，往往都与科学发展和技术创新紧密相连。在习近平总书记的战“疫”部署中，科学防控一直是一条鲜明主线。在黄晓文看来，从事科学研究更要有一种悲天悯人的情怀，要胸怀祖国社会。扎根于齐鲁工业大学生物工程学部这一平台，黄晓文团队始终将科研视野放眼于祖国民生中，并开展了相关工作。

2019年年末，新冠肺炎疫情肆虐，医院病患激增、压力巨大。新型冠状病毒传染性强、危害性大，给人民群众的生命安全带来了巨大风险。犹记得2003年非典疫情来势汹汹，那年的黄晓文还是一名高考生，非典带来的冲击让她至今仍对当年的情景记忆犹新。如今她已经从一名学生成长为一名科研工作者，身上有了沉甸甸的社会责任。“所以2019年新冠肺炎疫情暴发的时候，我一直想着能够为祖国、为人民做点什么。”黄晓文说。

经过调查，黄晓文发现：疫情防控期间，医院的医生每天的身体都处于高负荷状态，为了配合紧张的防疫工作，很多医护人员都无法保证自己的休息时间。看到这一现状，黄晓文甚为忧心。如果能研发出一款一体机，把检测样品直接放进去，让核酸以及抗体的检测结果能同时出来，并以一种电子化的形式显示，是不是就能减轻医护人员的工作强度呢？正是在这一背景下，黄晓文团队的研究项目“基于多重微流控芯片的新型冠状病毒核酸及抗体一体化快速检测装备及产业化”应运而生。

疫情防控期间，学校一直处于封闭状态，最开始，黄晓文只能和研究团队在外面的实验室开展相关工作。得知黄晓文团队在开展相关研究之后，学校便特批他们回校开展研究。就这样，空荡荡的校园里，多了一群忙碌的科研工作者。

功夫不负有心人。通过不断地攻关探索，黄晓文团队最终研发了一款一体机。这款一体机不仅能同时检测新冠病毒核酸和血液抗体（IgM、IgG），还具有快速、准确、高效、全封闭、全自动化的优点，利于医生的快速诊断，同时利于病患的精准诊疗，填补了国内在相关领域的空白。目前，他们还与南京大学以及山东大学第二医院合作完成了多重微流控芯片的结构设计、条件优化及预实验，实现了以人工合成的新冠病毒核酸片段为靶标物的高灵敏检测及血液中低浓度IgM、IgG的检测。

近年来，呼吸道病原体感染人数逐年上升，形势严峻。根据调查数据显示：仅普通呼吸系统感染，全球每年上呼吸道感染超188亿人次，2020年死亡约400万人，并且还是5岁以下儿童死亡的首要因素。

更糟糕的是，新冠病毒与常见的9种呼吸道病原体所引起的发病症状相似，区分困难，给医生的诊断带来极大障碍。早在2020年11月，中国工程院院士钟南山就对人们发出了提醒：“在疫情防控中，我们发现了流感与新冠共同感染病例。”在后疫情时代，多国政府机构指出：呼吸道病原体联合检测意义重大，要大力推进多种呼吸道病原体的快速联合检测。

在这一背景下，黄晓文团队通过攻关实验，制备了国际领先的呼吸道病原体综合筛检试纸，首次实现一次取血明辨10种病原，仅需3～5分钟便完成检测，最大限度节约时间，准确度高，特异性强，有望大规模筛查疑似患者，进而实现快速分诊与治疗、查明患者发热原因，缓解医疗机构压力，降低患者等待时间。由于其应用效果良好，这款试纸还获得了第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国家级金奖、中华人民共和国人力资源和社会保障部颁发的“全国优秀创业创新项目”等奖项。

辅酶再生，提升能源利用效率

一直以来，人类的生存与发展都和能源有着密切联系。但现如今，因为不可再生能源急速减少，能源危机在全球愈演愈烈，引起了世界范围内的广泛关注。

“我们燃烧的化石燃料并不是源源不断的，终有一天会消耗殆尽。而大量的化石能源燃烧会导致冰川融化、海平面上升，进而也会引发一系列气候变化，而气候变化会造成粮食减产，进而导致严峻的粮食危机。”黄晓文说。

风电、光伏发电、水电等可再生能源既不排放污染物，也不排放温室气体，是天然的绿色能源。我国明确提出力争于2030年达到碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和，对可再生能源发展提出了明确的要求。“如果我们用太阳能吸收二氧化碳产生糖类，就可以将3项问题同时解决。”黄晓文说。

众所周知，辅酶是大部分氧化还原酶催化反应中的关键辅助因子，在工业生产中用量极大，具有十分重要的价值。然而，辅酶的生产和提纯成本极高，导致其价格高昂、应用受阻。人工光合作用可以利用太阳能进行辅酶再生，有望通过辅酶循环利用的方法降低工业中生物催化反应成本。多年来，黄晓文团队在辅酶再生以及辅酶配合其他产物合成高附加值产物研究中开展了大量工作。

在相关契机之下，黄晓文寻求到了青岛科技大学赵英杰教授课题组进行合作。通过不断合作攻关，他们通过辅酶再生手段生成L-谷氨酸的效率达到了全球领先水平，对未来能源的高效利用有着极大的应用前景，相关研究成果发表在了《德国应用化学》期刊上，在领域内引起了一定的反响。

心怀感恩，培育领域人才

九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。一切科研成果以及荣誉的背后，离不开多年来黄晓文以初心为伴，一点一滴的实践与积累。回想起师长与领导的关心及帮助、朋友与同事的鼓励及支持，黄晓文的内心充满了浓浓的感恩之情。吃水不忘挖井人，黄晓文也希望通过自己的实际行动，在科研领域做出更多的成果，更好地回馈母校、回馈社会。

项目攻关，在研发关键技术的同时，最重要的就是抢时间，熬夜加班是家常便饭。虽然很辛苦，但黄晓文甘之如饴。除此之外，善于和研究领域的优秀科研学者进行合作，也让黄晓文集合各方优势，给研究注入了新鲜的活力。如今作为山东省干细胞学会微纳科学与干细胞研究及应用专业委员会主委，她也在研究交流中打开了一扇窗，为更多不同科研背景的老师提供交流的机会，共同服务于领域的发展与学科的进步。

目前，黄晓文团队有10名硕士研究生，分别来自生物医学工程、生物工程、生物技术等专业。因学科背景不同，他们从事着不同的研究课题，主要集中在微流控芯片、生物医学检测（如早期癌症诊断、即时诊断POCT等），以及人工光合作用辅酶再生领域。在人才的培养上，黄晓文十分注重开拓学生的科研思路。她鼓励学生们进行大量的阅读，将自己认知的圈子向外扩展，以接触到更多领域内的新知识、新技术和新想法。

虽然学生们的起点并不如国内知名院校的学生高，但是黄晓文始终坚信勤能补拙。“如果从物理学的角度上来看，起点和终点中间的德尔塔值有差异，我们就靠自己的努力，把德尔塔值补上就可以了。”黄晓文说。正是在她的教导与学生们的不懈努力下，学生们荣获了例如第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛金奖、第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”专项赛国赛特等奖等多项国家级奖项，而黄晓文也获得了第六届和第七届山东省“互联网+”大学生创新创业大赛优秀创新创业导师、第十七届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛优秀指导教师、第七届山东省大学生科技创新大赛金牌指导教师等荣誉。

科技兴则民族兴，科技强则国家强。展望前路，黄晓文深知任重而道远。针对“十四五”要求加大体外诊断技术及各种疾病早期诊断技术发展的大背景，以及国家对“碳达峰”“碳中和”的发展要求，黄晓文肩上仍有着沉重的使命感。今后，她还将继续引领团队在微流控芯片、纳米材料的生物检测及辅酶再生领域开展一系列研究探索。行稳致远、自力更生，为了祖国的发展和人民的幸福生活，黄晓文仍将不遗余力地在科研领域散发自己的光和热。