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李海涛:做科研就是为了服务社会

来源:  发布时间:2015-08-12

本刊记者  汲晓奇

   一身朴素的印有“化学化工学院”院名的白大褂、一副普通的金丝眼镜、一头干净利落的平头短发,李海涛的身后是写满了分子式的黑板,身前的桌子上则摆满了高精尖的实验仪器,这便是属于他的“实验室时间”。
   李海涛作为土生土长的徐州人,从海外归来,在江苏师范大学化学化工学院工作也有两年多了,他早已适应了国内的氛围并且非常享受当下的科研和教学生活。在他的同行和学生们看来,李海涛是一个非常“特别”的人,在国外20年的浸染熏陶,使他在看待问题的视角以及生活方式上发生了很大的转变,对他在科研和工作上也产生了巨大影响。李海涛总结自己在国外的20年生涯,最大的收获和感受就是学会了enjoying life(享受生活),同时,他希望能把这种乐观健康的生活方式感染给身边的每一个人。
   他的这一观念也时刻渗透到他的科研和教学过程中,李海涛表示,他和他的团队每一天的工作,每一项技术的开发,都是为了让周围的人受益,让使用它的人能够enjoy!他反复强调一句话:做科研就是为了服务社会的。所以,李海涛非常注重市场需求,他不会纯粹为了研究而研究,理论科研固然非常重要,但是他更希望自己和团队的科研成果能够应用起来,对大家有实际作用,所以他总能够在生活中敏感地发现需求问题,从而开始进行下一步的科研,而这也正是他能够取得众多成果的一个根本原因。

科学家永远要追求下一个突破

   李海涛有着相当辉煌的海外留学生涯。1991年,在苏州科技学院本科毕业之后,他便漂洋过海去到瑞典的林雪平大学读研读博。林雪平大学也是欧洲的顶尖大学之一,以不断创新、敢于尝试,跨学科的大胆合作而闻名于世。李海涛在林雪平大学物理系求学期间师从世界顶级科学家、诺贝尔化学物理奖评审委员会主席英格玛·伦德斯特姆及安德斯·隆德教授,并在他们的指导下成功完成了关于生物催化分子机理及磁性新材料研究的博士论文。
   博士毕业后,内心里不断追求突破的李海涛没有选择回国,而是继续游学欧洲各国以增加自己的阅历和了解国际上行业的前沿技术。他先后受邀到德国多特蒙德大学物理化学系、世界顶级以色列魏兹曼科学院化学物理系从事生物蛋白分子功能博士后研究。在2002年接受英国皇家科学院院士剑桥大学戴维·克莱蒙教授的邀请出任专职研究员,从事世界上发展极快、影响巨大的现代生物医学和生物化学领域的研究,并且在2005-2010年期间一直担任英国剑桥大学化学系生物物理化学实验室副主任。克莱蒙教授给予了李海涛极高的评价,认为他是一个“有卓越成就、经验丰富、才华横溢的科学家。在生物物理技术上极其优秀,特别是应用在生物难题上。同时也是一个非常严谨的科学家,总是能设计精妙的实验来验证假设,从而得出自己的结论。”
   十年的剑桥生涯正是李海涛的科研事业厚积薄发、锐意进取的黄金时代,这段时期里,他不仅在生物物理技术领域硕果累累,更重要的是,剑桥大学宽松自由的学术环境、求真创新的科学探索精神,在这种浓郁的学术氛围熏陶下,李海涛完成了一个顶尖科学家所具备的素质塑成。
   李海涛认为,作为优秀的科学家可能性格不同,脾气不同,但是内心深处都会有一个相同的习惯,就是总想看到最远最深的地方。好比看一个生物,总想看到它最小的单体,比如细胞甚至生物分子。这种刨根问底、不断突破的追求才是一个优秀的科研工作者获得成功应具备的基本素质,而李海涛正是如此。
   在1873年,显微镜学者恩斯特·阿贝给传统的光学显微镜分辨率规定了一个物理极限,它不可能突破0.2微米,于是,几个世纪以来,光学显微镜的“衍射极限”一直被认为是无法超越的。但是在1989年,单分子荧光技术的先驱人物美国斯坦福大学威廉姆·莫纳尔教授,首次实现了单个分子的光吸收的测量,在荧光分子的帮助下,巧妙地绕开了这种极限,这一突破性的研究将光学显微镜带入了纳米维度。
   就在莫纳尔教授提出这个技术的十几年后,李海涛也进入了这个领域,他想把莫纳尔教授的观点推广运用到生物领域里来,以此实现活体细胞中单个分子通路的可视化,可以观察到生物的分子结构。最终在2004年,经过不断的努力与实践,李海涛首创研发了世界上新一代单分子超高灵敏度荧光显微镜:双激光双探头单分子荧光显微镜。
   同年,在世界上规模最大的美国化学协会年会上,面对着1.2万多与会者,李海涛将他的发明和思路做了精彩的报告。要知道,台下坐着多名诺贝尔科学奖项的获得者以及全世界范围内化学及关联行业的精英,当大家听完他的报告后,纷纷对他的技术表示认可和感兴趣。如今在全世界数以百计的实验室里都已经使用起李海涛首创研发的双激光双探头单分子荧光显微镜,成为生物学家手中从事研究工作、探寻生命奥秘必不可少的利器。

换个思路解决癌症困扰

   李海涛所研究的领域是一个结合了生物、物理和化学等多学科高度交叉的领域,他给自己设定了一个非常明确的目标,运用这些高度交叉的研究成果解决与人类有密切关系的实际问题,比如癌症等重大疾病。
   李海涛从国外归来,一直非常关注国人的健康问题。他发现中国经济水平发展很快,医疗水平也在提高,国民寿命持续增长,但是与此同时癌症的患病率也在随之日益增加。全世界关于癌症治疗的研究也已经进行七八十年了,但一直没有得出有效的解决方法。李海涛建议不如换个思路,当在癌症中晚期没有办法治愈的时候,如果我们能在患病初期并不严重的时候早早诊断出来,早期治疗,那么癌症的救治成功几率会高得多,对于病人和他的家庭而言将大有帮助。
   身为英国癌症研究协会的成员,在剑桥担任研究员期间,李海涛等人就一直采用单分子荧光技术致力于与癌症高度相关的端粒和端粒酶的深入研究。研究发现,端粒酶的非正常激活与癌症的产生与增殖有着密不可分的关系,85%~90%癌细胞中都有可检测出的活性端粒酶,并且其活性水平随着癌症的发展不断升高,且在15%以上的癌前病变中也可检测到端粒酶活性。因此李海涛认为,端粒酶可以作为癌症重要的标志物,可用于癌症的早期诊断、预后及靶向治疗。
   2009年,在欧共体投资1000万欧元的支持下,李海涛和他的团队开启了研发癌症早期诊断技术的一系列工作。端粒酶的激活大多发生在细胞癌变早期阶段,少数细胞在癌前病变中也能检测到端粒酶活性。因此,根据细胞中端粒酶活性进行癌症早期诊断与预防具有重要的临床应用价值。在李海涛的带领下,团队合力提出联合使用自主开发的单分子超高灵敏度荧光显微镜和芯片上的实验室技术来进一步开发出全新的、高灵敏度的分子医疗诊断设备。其次,在现有的医疗技术的基础上引入了关键的荧光检测技术,开发出一种小型和高灵敏度的癌症早期诊断技术,汇成了一种能实现实时、同步对任何可疑病灶进行检测的新型癌症早期诊断仪,灵敏度远高于市场上试剂盒,已达到了单个癌症标志物分子检测。这种诊断仪仅需半个小时即可读取检验结果,是其他分子分析诊断仪无法竞争的。由于使用方便,实验室不需要大量的设备和训练有素的工作人员便可实现癌症早期诊断。此外,还提供了极高的准确率,因此不易造成患者漏诊,这在癌症病人的早期或潜伏期具有相当重要的诊断意义,为患者的早期治疗赢得时间,可以减少病人的痛苦,这项技术目前已获得了欧盟专利。
   尽管这项技术拥有着高端的科技背景,但是依托高科技生产出来的产品却直接贴近人们的日常生活,目的是改善人类健康和提高生活品质,让人们切切实实感受到了科技给生活带来的便利和提升,而这一点,正同李海涛做科研就是为了社会服务的核心理念高度匹配。

“接地气”的防霾产品

   酷爱运动的李海涛在英国的时候经常跑步,甚至是马拉松比赛。但是回到国内之后,他就望而却步了,因为国内的大气污染状况实在太严重了。他在网上看到过这样一张照片,早上7点的北京,天光应该已经大亮,但是由于浓重的雾霾,整个城市还笼罩在一天昏暗之中,反衬出天安门广场上的电子屏幕格外的刺眼。这张图给李海涛留下了非常深刻的印象,用他的话来形容,很心塞。
   经过一系列的调研,李海涛发现不仅仅是北京,包括自己的工作地点徐州乃至中国大部分地区雾霾污染都非常严重,空气达到了重度或严重污染,污浊的空气几乎让人窒息。雾霾的组成成分非常复杂,包括重金属、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑碳、致癌的多环芳烃等数百种颗粒污染物,对人的肺脏、口鼻腔、心脏、消化系统的健康都有着极大危害,若严重时可能造成血中毒、尘肺、肺气肿、肺癌等后果。即便在欧盟国家中,由于暴露于人类活动产生的PM2.5,人均期望寿命也减少8.6个月。它对人的影响要大于其他任何污染物。有专业人士指出,雾霾目前看来比当年人们谈之色变的SARS更可怕,它不光是对呼吸系统,对心血管、脑血管、神经系统都有影响,十年来北京肺癌发病率增加了60%,这是一个非常惊人的数字,应该说糟糕的空气是一个非常重要的原因。
   李海涛回到国内的第一件事就是想选购一个防霾口罩和全套的防霾装备,但是发现寻遍了整个市场,也找不出符合他要求的。他看到身边很多人在污染天气下都戴着单薄的口罩,或者用衣物包裹好裸露的皮肤,李海涛由此断定人民对于雾霾防护产品的需求也是日益增加的,但是从科学的角度分析,这种简单的防护效果很差,基本起不到什么作用。所以李海涛决定把雾霾颗粒影响与癌症早期诊断联系起来,进行深入的研究,自主研发了一种新型实用雾霾防护帽和防霾夹克。采用了多重雾霾防护措施,实现了一种简单、便捷、效果优越的防霾方式,为人们提供更加有效、更加全面的雾霾防护措施,保障群众的身体健康。
   李海涛研发的雾霾防护帽的面罩材质有四层,其中包含一层由团队自主研发的新型无害纳米碳材料滤层,对雾霾颗粒有较强的吸附过滤能力,综合过滤效果达到了欧洲EN149:2001 FFP3标准,切实保障了佩戴者的呼吸健康,同时该材料透气性好,可在达到防护目的的前提下,使佩戴者呼吸自然,不会感觉闷热,这是其他雾霾防护产品难以做到的;而防雾霾夹克里更是配备有PM2.5-温度-湿度传感器,可实时监测使用者所处外环境和夹克内环境的空气质量;而他自主开发的APP软件更是符合当下移动互联网的精神,实现了夹克上各种设备功能的智能调控;夹克上的监测数据可通过蓝牙传送到APP软件中,并经过计算,测出该环境下对人体分子式的影响,进而估测出雾霾天气对人体健康的影响,从而实现雾霾天气下人体分子式的实时监测并进行疾病诊断。
   李海涛和他的团队自主研发的这套产品结构简单、功能实用,能够对使用者呼吸系统和整个头部进行全方位的防护,符合人们对于保障自身健康的需求,用最直白的话讲就是特别“接地气”,其研发既符合2012年国家生物产业规划,也符合“十二五”规划的指导思想。目前,该类产品在国内市场正处于起步阶段,可替代性极低,具有极其广阔的市场前景。

创新创业,创造未来新世界

   李海涛课题组目前有18位学生,相对而言算得上一个庞大的团队。如何让学生们尽快成长起来,让实验室尽快扩展起来,让科研成果尽快转化成为生产力,是李海涛当下最重要的规划。
   由于在国外浸染多年,李海涛对于学生的选择和要求与“传统”的老师们有很大的不同。他的目标不是培养只会做学问和做实验的“象牙塔骄子”,他要求学生们必须要有独立思考的能力,要有强烈的创新突破和对未知探索的精神!李海涛表示这几点非常重要,他不像有的老师那样直接给学生们出个题目让他们按照自己要求的去做,而是只给他们一个大方向和一段时间,让学生自己进入要研究的领域,充分地去了解和思考,然后独立提出自己的概念和思路,最后他再同学生进行探讨和指导。这种方式给了学生们很大的自由度和成长的空间,对于提高学生们的成就感和自信心非常有好处。能够遇到李海涛这样的老师是非常幸运的,他的学生们纷纷给出了很高的评价,“平等”、“民主”、“开放”甚至“绅士风度”都成为了关键词。这些从小到大受惯了中国式父母的约束和中国式老师管教的年轻人们,遇到李海涛这种引导式的教学,颇有一股“海阔凭鱼跃,天高任鸟飞”的冲劲。
   在2014年9月的夏季达沃斯论坛上,李克强总理提出,要在960万平方公里土地上掀起“大众创业”的新浪潮,形成“万众创新”的新态势。李海涛积极响应党中央号召,身体力行,努力地将自己的科研成果推向市场,大力推进“产学研用”合作的创新国策。目前,李海涛正在和一些风投公司、加工制造厂及专利转化公司商谈合作,希望尽快成立一家从事科研技术与创新技术开发与应用的公司,并将其推上市场,响应社会需要、人民需求,为国家和人民解决实际问题。

    对于未来,李海涛有着远大的目标,他和他的团队正在风雨兼程地前进,无论情况如何,他会始终贯彻自己的坚持,不忘初心,还是那句话:做科研就是为了服务社会的!

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