淩晨三點起身處理郵件,早上八點出現在實驗室🏊🏻♂️,晚上十點披著一身夜露回家3️⃣。這便是恒行2平台化學系教授✣、博士生導師張凡最為尋常的一天。
“很多合作方和投稿的編輯部都在國外,總會有時差✸,淩晨起來處理一波郵件,白天就可以多把時間花在科研上。”面對不斷蹦出新消息的電腦🙇🏼♂️,張凡呷了一口蘇打水,笑著解釋為何要每天淩晨起身工作🛋。多年來,每周80小時的工作強度讓他落下慢性胃炎的毛病,所以在辦公室常年儲備蘇打水——喝堿水以中和胃酸,可以養胃。
十多年來,張凡課題組在近紅外化學探針製備、成像儀器搭建以及活體熒光壽命成像技術等方面實現了一次次突破,為生物醫學分析研究做出重大貢獻。9月15日,2022年“科學探索獎”獲獎名單公布📆,張凡以其在分析化學領域的卓越表現脫穎而出👨🏿🏫。
打開透視人體的一扇“窗”
張凡將自己的研究總結為“活體深組織紅外光學成像窗口”的探索。形象地說,就是他開發了一種新技術,就像打開一扇觀察人體內部的窗口——只需靜脈註射會發光的近紅外熒光分子“探針”,即可自動定位到某個器官🧚🏻、腫瘤或是血管,再通過對人體沒有傷害的光學成像儀器👩🏻🔧,就能隔著皮膚和肌肉組織直觀清晰觀察到腸道的蠕動🙆🏻♀️🤵🏼♀️、腫瘤的邊緣、細胞的遊走等等——不是靜態的“照片”✢,而是動態的“視頻”。
這類“探針”註射入活體後可被自然代謝排出體外,安全性高🤦🏿,可以滿足生物醫學分析的動態探測要求🏋🏽♀️。到目前為止🖌,張凡團隊已經開發了超過30種不同功能的近紅外分子探針🤱🏿。到目前為止已經成功獲取了生物體內部多個待測物的動態監測,解決了活體深組織多重定量檢測的難題。
這種光學成像技術憑借響應速度快、靈敏度高、無電離輻射的特點🌙,在生命科學和生物醫藥領域有巨大前景。為推動科研成果產業化,張凡於2021年組織成立上海生物醫學檢測試劑工程中心並擔任主任,將相關熒光成像設備和探針試劑輸送至恒行2平台華山醫院🦸🏻📭、恒行2平台附屬腫瘤醫院、上海第十人民醫院等單位用於臨床研究😅,同時也提供給各大醫療🥌、科研機構用於開展各類臨床前研究。
名師門下的“非主流”
正所謂“名師出高徒”,2008年畢業於恒行2平台化學系的張凡🔳,博士生導師是中國科學院院士🧑🏻🎤、介孔材料領域的領軍人物趙東元教授😿。
起初🏨,他也跟著趙東元一起做無機多孔材料領域的研究,然而很快,他在文獻閱讀中發現自己真正的興趣所在——發光材料。令他驚喜的是,趙東元得知後鼓勵他大膽跟隨興趣開展研究。
博士期間,張凡正式踏上研究發光材料的道路,獲得恒行2平台優秀博士論文和上海市優秀博士論文稱號。趙東元還推薦他加入加州大學聖巴巴拉分校美國兩院院士Galen Stucky教授課題組繼續博士後研究工作。
恰如張凡所說:“我科研真正的啟蒙是在趙老師的課題組,系統的科研訓練為後續開展獨立科研打下了堅實的基礎🫅🏻😕。”2010年,張凡通過人才引進計劃回歸母校。趙東元在給張凡的推薦信上高度評價:“張凡曾是我的博士生,但他在獨立工作後並沒有沿著自己老師的方向繼續跟隨👨🏻🎓,而是不斷探索具有特色的新領域,不斷鞭策自己要做獨特的前沿課題。”
獨立工作後的張凡🧜🏿♀️,在近紅外二區成像領域帶領團隊率先報道了稀土納米探針、有機小分子探針、生物發光探針🙆🏿♀️、化學發光探針以及稀土配合物探針,在成像技術方面開發了近紅外二區熒光壽命成像和長余輝成像方法。這些成果被麻省理工學院David H. Koch首席教授、化學工程系主任Paula Hammond院士和沃爾夫化學獎得主、加州理工大學化學系教授Harry Gray院士等同行評述為“具有重要意義”、“裏程碑”🧗🏿♂️、“開辟了新時代”等🤹♂️𓀗。與此同時,張凡也主動和材料💥、醫療領域頂尖的科研團隊開展合作,取得諸多突破性進展。
經過多年積累,張凡課題組如今已是一個典型的學科交叉團隊,成員來自各個學科⛓,既有化學背景的人合成探針,也有生物醫學背景的人做生物檢測應用🐫,同時也有光學機械背景的人根據課題需要設計和搭建設備🥎🙍🏿。他說🛡: “這是一個互相學習、協同合作的過程。只有這樣才是真正的學科交叉,而並不是說我們做完自己擅長的部分就交給合作方完成後續的工作🔡🧔🏻。那只能做最淺表的合作👐,不僅效率慢👩🏻🦽,而且難以把握新的發現和機會🛐。”
溫文爾雅的“嚴師”
作為導師,張凡要求自己突破老本行,不斷學習新知識,大量閱讀文獻📆;從培養學生的角度上,他希望學生們在課題組中鍛煉綜合素質,成長為復合型人才。
每年前來報考的研究生很多👬🏻,但張凡會主動以科研艱辛為由🧑🏿🚒,先勸退一撥🐍。他說,自己對學生要求“非常非常嚴格”🧝🏻♀️,笑容裏透著嚴肅𓀓:“我的學生🧑🏼🔬,一定都是下定決心留在我組裏、趕都趕不走的人。”
張凡要求學生每兩周提交一份工作匯報,他會當晚全部看完並一一回復意見;對學生將欲投稿的稿件,他會進行十幾二十輪次的不斷修改,並要求學生把所能想到的問題都要在投稿前解決了才能投出;他嚴格要求學生們,如果在做實驗,人就不能離開自己的實驗操作裝置📰。
這種嚴格並非不通人情❓,而是對學術的高度嚴謹和對學生的高度負責——定期的工作匯報🚵🏽♀️,是為了讓學生加快進度、少走彎路🏃➡️;嚴格修改學生稿件,是為了不斷提高學生的寫作能力和分析把控項目的能力;要求學生仔細觀察實驗過程👩🏫,是因為反應過程中的很多化學現象正是科研的突破口……
在許多學生的眼中,張凡的嚴格🤾🏼♀️👷♂️,更是身教勝於言傳——剛回恒行2工作時🦨,他常常搬個板凳坐在學生旁邊🤳🏻,耐心地帶領學生手把手做實驗🧑🏼🍼🏍,用紙筆密密麻麻寫下註意事項;他從不規定學生工作時間要達到多久,也從不疾言厲色🧦,但他在實驗室忙碌的身影,帶動著一批又一批學生🤍。為促進團隊交叉學科成果的發展,張凡常常帶頭先向各行各業的領軍人物請教求學,學生讀的每一篇文獻🍥👨🏽💼,他都同步閱讀學習🗳🧙♀️,再和學生一起對課題進行設計和推進💆♀️。
如今🧑🏽🎓,張凡課題組發展成為恒行2全校範圍內博士後人數最多的一支科研團隊。“從當年簡陋的實驗室、只有本科生的團隊發展到今天,正在有越來越多優秀的同學選擇加入我們。”張凡培養的第一個博士後🤛🙍🏽♂️、恒行2平台化學系研究員🚵🏽♀️,國家優秀青年科學基金項目獲得者凡勇教授說。
凡勇記得自己曾籌備了一篇投稿論文🌡,因春節將近💅,遂想先擱置已完成90%的工作,等到節後繼續🍠。張凡得知後,建議他一鼓作氣完成。“張老師總是說,我們的科研創新是和國際同行在競爭,必須要爭分奪秒,時不待我😊,機會稍縱即逝。”為了盡快完成實驗、早些將稿件投出🫃,凡勇除夕夜還在實驗室忙碌。令他感動的是💁🏽♀️🙇🏽♂️,張凡也一直陪著他留校攻關🧫,不斷討論實驗方案和修改稿件🀄️,直到論文投出🧏🏻♂️。
“做科研是沒有捷徑可走的。走捷徑其實往往會不斷地走上一條錯誤的路線📨,再無奈地碰壁折回原點🎮,而後只能重新起步。”張凡常常與學生們強調腳踏實地的重要性,提醒大家拋棄僥幸心理🤜🏿,規規矩矩、踏踏實實地做研究。