在徐臣杰看来，学术研究与应用开发恰似方向迥异的道路两端。前者需要由简至深，在繁复的细节剖析中不断挖掘新的发现，只有做到新颖独特，才能在顶尖学术期刊上留下印记；而后者的终极目标是化繁为简，让复杂的技术以极简的方式融入人们的生活，满足大众用户的使用需求。埋首科海多年，他希望能将两者打通：“无论是基础还是应用研究，科研的终极使命都应锚定在‘创造实际价值’上，让技术果实能够惠及人间，滋养万千生活。”

——记香港城市大学生物医学工程系教授徐臣杰

黄雪霜  户 万

　　在科学的无垠宇宙中，纳米技术宛如一把精巧的钥匙，开启了人类探索微观世界的大门。随着扫描隧道显微镜、原子力显微镜等微观观测工具的相继问世，科学家得以穿透物质的表象，深入原子与分子的层面，亲眼观察甚至拨动那些微小却蕴含着巨大能量的物质单元。每一次技术突破，都如同在黑暗中划亮一根火柴，为探索者照亮前行的道路。

　　在纳米科技蓬勃发展的同时，人类对药物递送方式的探索也从未停止。从最原始的口服药物，到后来出现的皮下、静脉注射，每一次革新的目的都是让药物能够更精准、高效地抵达病灶。然而，这些方式或多或少都存在着一些局限性，比如口服药物会受到消化系统的影响，注射则会给患者带来痛苦和感染风险等。直到透皮给药技术的出现，为药物递送开辟了一条全新的道路。它巧妙地利用皮肤这一天然屏障，通过特殊的制剂和技术，让药物透过皮肤进入血液循环，既避免了口服药物的“首过效应”，又减少了注射的痛苦，一经问世便备受关注。

　　但透皮给药并非尽善尽美，传统的透皮膏剂或贴剂在面对大分子药物、生物药物、细胞药物等现代药物时，往往显得力不从心。此时，微针技术应运而生，宛如一位“微观使者”，为透皮给药带来了新的生机。

　　微针，顾名思义，是一种微小的针状结构，其长度通常在几十微米到一毫米，肉眼几乎难以分辨。这些微小的针能够轻松穿透皮肤最外层的角质层，却不会触及痛觉神经和微血管，从而实现了“微创无痛给药”。而且，微针可以根据不同的需求进行设计，有的像实心的小柱子，有的表面包裹着药物涂层，还有的内部是空心的通道等，极大地拓展了药物递送的范围和能力。

　　香港城市大学生物医学工程系教授徐臣杰是微针领域的拓荒者之一。他凭借跨学科的深厚知识储备和敢于突破的创新精神，在领域不断深耕，取得了一系列卓越成果。从针对活细胞经皮递送的冷冻微针，到实现眼角膜内缓释给药的双层微针，再到能快速提取皮肤间质液的高溶胀微针……一次次突破，恰恰诠释了他的终极追求——为前沿科学研究化作大众触手可及的实用工具铺设“彩虹桥梁”。

沉积底蕴：在东西方数理化经纬中编织科研底色

　　2021年，徐臣杰团队研究的全球首个能携带活细胞的“冷冻微针”成果登上了《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering），相关成果引来业界广泛关注和媒体报道。这项成果实现了活细胞的高效经皮递送，为肿瘤免疫治疗等提供了创新解决方案。

　　冷冻微针的灵感来源为冰锥，是类似皮肤贴片的装置。经特殊工艺制备后，它可以装载、储存和在皮内输送有治疗性效果的活细胞。需要注意的一点是，用于制备微针的“冰”并非简单的水溶液。这些“冰”是特殊设计的冻存液（譬如含2.5%二甲基亚砜和100毫摩蔗糖的磷酸盐缓冲液），由此制造的冷冻微针不仅可以降低低温对细胞膜的损害，而且能够保持细胞活性。特制冻存液既赋予其足够的穿刺强度，又像“细胞保护舱”般维持细胞活性，可“携带”具治疗作用的活细胞，并输送到皮层内。这样，冰锥就摇身一变成了治疗疾病的工具。

　　实验表明，通过按压能使冷冻微针穿刺皮肤，将负载的细胞成功递送到皮肤内部。冷冻微针可以通过控制细胞负载量和微针的长度，准确地控制细胞递送的有效剂量及递送的深度，从而有效避免了传统细胞治疗过程需要提前配制细胞注射液的烦琐步骤，降低了污染细胞的风险。在小鼠试验中，冷冻微针递送树突状细胞的策略能够在小鼠体内产生更强的抗原特异性免疫和肿瘤抑制作用。未来，它有望通过负载不同类型的治疗细胞，实现不同的治疗效果，展现出巨大的应用潜力。

　　其实，这项研究只是徐臣杰团队在领域系统性工作的一个缩影。让实验室的研究转化为真正解决问题的方案——为这个目标，徐臣杰埋首耕耘了很多年。事实上，这是他多年科海探寻逐渐明晰的航标。

　　1998年，19岁的徐臣杰因多年优异的成绩获得推荐，通过提前选拔招生的方式进入南京大学，成为理科强化班（现匡亚明学院前身）的一名新生。

　　巍巍学府，声誉卓著。在一个多世纪的岁月长河中，南京大学始终以育人为根本使命，在不同历史阶段薪火相传、弦歌不辍，既培育了无数经世致用的中华英才，也在不断的教育实践中淬炼出一系列影响深远的办学思想、教学理念和创新模式。

　　徐臣杰所在的理科强化班，是南京大学最早开设的基础学科拔尖学生培养基地之一。它开创性地构建了跨学科、综合性的教育模式，涵盖数理化、天文地理等多门学科。全面强化理科基础，不仅拓宽了学生知识面，更培养了他们的综合思维与跨学科研究能力。这种模式探索为后来的“强基计划”等提供了重要的模板和借鉴，对培养高素质、创新型人才具有深远意义。

　　在这样的学习环境中，徐臣杰不仅学到了扎实的数理化，尤其是化学专业知识，知识的广度和深度都得到了极大拓展，特别在面对复杂问题时，能够从不同角度思考和探索，为他日后的科研工作提供了坚实的知识基础和创新思维能力。更重要的是，其间，南京大学淳朴、踏实、沉稳的学术风格潜移默化深入骨血，成为他治学为人的精神底色与终身秉持的准则。

　　2002年，带着南京大学强化班锻造的理科基底，徐臣杰在国家教育部的安排下负笈南下，进入香港科技大学化学系跟随徐兵教授攻读研究硕士学位。彼时的香港学术界刚刚迎来中西学术交融的成长期，一大批海外华人来到回归不久的“东方之珠”，而他选择的无机纳米材料表面化学研究方向，恰是连接微观分子世界与宏观材料性能的关键纽带。在这里，他不仅对东西方学术文化有了初步的了解和掌握，也了解到高水平论文发表对提炼和完善科学理念的重要性。

　　2004年，徐臣杰以访问学者身份进入美国斯坦福大学医学院分子影像中心，跟随饶江宏教授学习如何针对临床医学影像的需求来开发新型的影像探针，自此拉开了他长达十余年海外漂泊的探索生涯。不久后，他加入布朗大学攻读博士学位，师从孙守恒教授，专注于开发基于新型的磁性纳米粒子，并致力于药物递送与分子成像研究。毕业后，为进一步探索实践，他选择到哈佛大学医学院从事博士后研究，师从有“医学界的爱迪生”之称的美国科学院、工程院、医学院院士，麻省理工学院教授罗伯特·兰格（Robert Langer）和哈佛医学院、麻省理工学院博德研究所教授杰弗里·卡普（Jeffrey Karp）。在导师们的指引下，他开始深入开展干细胞工程和药物递送领域研究，其间参与了多项与药物递送相关的科研项目，获得了将社会/临床需求转化为有效技术的深刻认知和能力提升，这段经历为他之后的科研实践埋下了良好伏笔。

　　十余年间，徐臣杰辗转耕耘于国内外多片科研沃土，在多所顶尖学府与研究重镇留下了坚实的足迹。即使有不少收获，但他依然笑称自己只不过是一名普普通通的科研人员，此生唯愿所做工作能对社会、对改变生活有实实在在的贡献。“这比获得多少荣誉奖项、发多少论文来得更实际、更重要”。

科研实践：穿越荆棘明晰转化应用方向

　　2012年，怀着对“做有意义科研”的热忱与憧憬，徐臣杰踏入新加坡南洋理工大学，开启了他在这片土地上长达7年的工作历程。彼时，新加坡正朝着高科技国家的目标迈进，这让他得以在理念的同频共振中收获了理想的果实。

　　初到新加坡，诸多挑战扑面而来。徐臣杰是初出茅庐、刚开始独立科研的探索者，心中虽怀壮志，却也难掩迷茫。面对细胞治疗、微针、纳米颗粒、分子影像等诸多研究领域，因资源有限，高端仪器设备价格昂贵没法一一添置，他不知哪一条才是最适合转化突破的路径。微针技术的开发更是荆棘丛生，从研究设计到工艺摸索，一切都要从零开始，没有任何现成的模板可供借鉴。在那段艰难的岁月里，徐臣杰仿佛置身于一片荒芜的沙漠，努力探寻着前行的方向。

　　幸运的是，新加坡当时的学术氛围给了徐臣杰极大的鼓舞和支持：政府提供了充足的科研经费，民众对新技术新观点报以热情，高校对教授和学生科技创新也非常鼓励和支持。在这样的氛围中，他逐渐明晰了自己的方向，组建起团队，并根据现实条件，选择一些能够快速落地的项目，一步一个脚印地慢慢推进和扩展。7年埋首耕耘，他收获了不少创新硕果。作为最早开展微针研究的学者之一，徐臣杰率先系统性地将微针运用到临床和医美行业，尤其立足社会大众的需求，研发了一些社会急需的微针治疗疤痕、抗肥胖皮肤贴剂等，其间与众多投资人、医生、政府机构人员反复沟通、打磨方案，只为让创新技术更快更好地落地生根。

　　在南洋的这7年，不仅让徐臣杰在微针领域积累了丰富的经验，更让他深刻体会到科研与实际应用相结合的重要性。他将多年在国内外积累的经验、人脉串联起来，与众多海内外机构建立了合作关系，这些积累为他后续的工作奠定了坚实基础。

　　2020年，怀揣着在新加坡南洋理工大学沉淀的深厚科研底蕴与矢志不渝的探索热忱，徐臣杰踏入香港城市大学，续写他的科研篇章。自2019年以来，香港正致力于发展创新科技及新型工业化，这一理念与徐臣杰在新加坡多年的科研实践高度契合。正是在这样的背景下，香港城市大学成立了新的生物医学工程系并由孙东教授担任系主任，从全球招揽人才。这样一个人员相对纯粹的地方是徐臣杰理想中的科研沃土。天时地利人和，他的科研之旅就这样重新开启。但开局并不太顺利，作为一所相对年轻的大学，香港城市大学实验室空间有限，设备资源同样紧张。徐臣杰初到时有段时间甚至没有专属实验室可用，这让他不禁回想起在新加坡起步时的艰难。而疫情的暴发更是给他的工作带来了巨大的冲击，刚抵达香港不到一个月，疫情便席卷而来，所有的工作计划都被迫搁置。长达两年半的时间里，公共实验室的使用受到严格限制，徐臣杰和团队成员只能在严格遵守防疫规定的前提下，见缝插针地进行实验。

　　但与初到新加坡时不同，此时的徐臣杰经过一番风雨沉淀已有了明确的科研方向，这让他更淡定从容，只需风雨兼程就可以。艰难的时光中，他凭借丰富的科研和管理经验，逐步建立起自己的实验室和科研团队。

　　实验室建成后，徐臣杰迅速带领团队投入新的研究项目中，在开发透皮给药配方和设备（尤其是基于核酸的纳米颗粒和基于微针的皮肤贴剂）领域收获不少卓越创新成果。他们继续深耕微针技术，探索其在更多领域的应用，如开发各种新型的皮肤贴剂，用于治疗慢性疾病等。同时，他还积极推动科研成果的转化，与多家企业合作，将实验室的成果推向市场，让更多的人受益。

香江启航：助力医药工业发展向创新驱动转型

　　到香港城市大学5年来，徐臣杰充分运用材料、化学、医学、工程等多学科手段，竭尽全力将多年积累进一步扩展实践，收获越来越多能够真正落地、润泽百姓的成果。

　　徐臣杰带领团队开发的冷冻微针技术，不仅能够精准递送树突状细胞用于癌症免疫治疗，还能高效存储并递送噬菌体穿透角膜治疗眼部感染，以及无创移植黑色素细胞以治疗白癜风等。凭借创新性和实用性，相关成果获得了2022年日内瓦国际发明展银奖等多项荣誉，并获批2项美国技术专利（第一发明人）等。2021年，徐臣杰作为联合创始人创立了华港龙科技有限公司，致力于将冷冻微针技术推向市场。在高溶胀微针技术研发方面，他和团队先后研发了通过化学修饰透明质酸的微针器械和基于高溶胀微针的葡萄糖监测仪等，为糖尿病和黑色素肿瘤的早期诊断和检测提供了无痛、实时的手段。在临床转化方面，他开发的基于微针的牙科麻醉策略，有效解决了传统麻醉的恐针问题，为牙科手术的无痛化提供了新的解决方案。这些成果不仅推动了相关领域的技术进步，更为临床应用带来了新的希望，相关研究发表于《自然》《自然·生物医学工程》《自然综述：生物工程》《自然·通讯》《先进科学》《先进材料》《先进医疗材料》《生物医学工程与转化医学》《先进功能材料》等国际知名学术期刊。

　　2024年，徐臣杰还荣获首度向香港及澳门地区开放的国家杰出青年科学基金项目。在这一项目中，他将带领团队围绕“新型微针诊疗器件的设计和医学应用”，就微针材料和微结构这一决定经皮给药和检测性能的关键点展开创新研究。正如他梦想中的——为基础研究转向应用架起实实在在的连接桥梁。

　　“‘十四五’医药工业发展规划中提到，要促进医药工业发展向创新驱动转型。而作为医药产业化技术攻关工程的一环，开发高效、质优、安全的经皮给药技术有助于提升医药产业化水平。近十年，国外发达国家纷纷对这项技术投入巨大的人力物力，力求取得突破性进展。2024年4月，中国国家药品监督管理局药品审评中心批准了首个微针临床试验，这不仅标志着我国在经皮给药技术领域迈出了坚实的一步，更彰显了我国在医药创新领域的强劲动力与决心。”迎着这股医药创新的新风，徐臣杰作为最早一批在领域里积累深厚底蕴的先行者之一，责无旁贷地站在浪潮前沿。

　　如何通过微针有效地将生物药物递送到皮内？如何通过微针实现疾病的诊断？围绕这些微针器械研发的关键科学问题，徐臣杰团队开启了一场神奇、有趣的科研探索之旅。对他来说，每一次尝试都充满未知与惊喜。“曾经，我们依赖经验与试错，穿梭于玻璃、陶瓷、金属、核酸、蛋白、糖、有机高分子、硅等多样材料之间，试图找到最适合微针的‘魔法配方’。而结构的把控，也多是从宏观角度出发，如同在夜空中仰望星座，虽能辨认其轮廓，却难以洞察其内部的奥秘。”如今，他们借助人工智能的强大力量，搭建起一个神奇实用的平台，能够精准筛选出最适合微针的材料。他们从大自然的杰作中汲取灵感，仿照贝壳珍珠层的坚韧、水母刺细胞的精巧、牙釉质的坚固、蜱虫口器的锐利、蚊子口器的灵巧，以及木材各向异性多孔结构的独特性等，力图让每一根微针都成为大自然与人类智慧的结晶。值得一提的是，微针与可穿戴器件的集成和应用，可以让小小微针与我们的身体紧密相连，不仅能够传递药物，还能实时监测我们的健康状况，成为我们健康的守护者。

　　为顺利推进科研和应用，徐臣杰建立了一支包含3名博士后、十余名博士在内的多学科交叉的研究队伍，再加上与国内外众多成果转化线上连接起来的合作单位，包括来自香港大学、香港中文大学、香港生产力促进局、香港东兴集团，清华珠三角研究院、佛山中医院、上海大学转化医学研究院，以及哈佛医学院布莱根妇女医院、新加坡国家眼科中心、耶路撒冷希伯来大学等的精英合作人员等，聚众智、集众力，共同开启跨越地域与学科的微针实践探索征程。