唐睿康 创新让世界更美好
2009年第十届浙江省青年科技奖、2011年第十二届中国青年科技奖获得者。教育部长江学者奖励计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家“万人计划”科技创新领军人才,浙江省特聘专家。1995年本科毕业于南京大学基础学科教学强化部,1998年在南京大学化学化工学院获理学博士学位,后在美国纽约州立大学布法罗分校化学系任博士后研究员及研究助理教授。2005年2月起任浙江大学化学系教授、博导,开展跨学科研究并组建浙江大学生物物质与信息调控研究中心并担任主任,研究方向为生物矿化与仿生材料。
牙齿蛀了,骨骼有缺损了,让它们自己实现再生,这听上去是不是很酷?不久的未来,被称为生物矿化的科学研究能将这些美好愿望变成现实。浙江大学化学系教授唐睿康已在生物矿化的研究道路上坚定地行走了二十多年,即便路上布满荆棘,依旧坚持不懈。
秋日的一个午后,在浙江大学玉泉校区老和山下的一座实验楼里,我们采访了这位自带微笑的科学家,听他讲述他的科研之路和科研感悟。
追随,走入化学并情定终身
唐睿康的父母都是学化学出身,小时候实验室里的天平、洗耳球都成了他的玩具。在父母的耳濡目染下,中学时候的唐睿康就有着比同龄人丰富的化学知识,并在化学奥赛中得奖。自然而然,父母都希望他学习化学。只是在唐睿康眼里,这样的期望却往往带来叛逆的情愫。更重要的是,在相当长的一段时间里化学让他感到很沮丧,失去了继续学习的动力。“当您选择一件事情并做下去的时候,总会有一个时期觉得这件事情非常枯燥,或者总会碰到困难。如果做事情仅仅依靠冲动和活力,当发现没有更多兴趣的时候,就会想着离开。”不过,用唐睿康的话来说,这终归只是内心的挣扎,但他最终还是追随父母的脚步和老师的建议,选择了化学。
南京大学的老师们则为唐睿康打开了学术研究之门。随着学业的进展,他开始真正意识和感悟到化学作为中心科学,是材料和生物医学领域发展的基础引领者,特别是具有连接物质科学和生命科学的桥梁作用。 在大学期间,老师们还将他的学习从课堂引入到实验室中,制定了个性化的培养方式——相当部分课程不需要随堂听课,这也使他有了大量可用于自学和参加科研的时间。“大学二年级的时候我就已经开始进入实验室,大三和大四的学习已经基本上和研究生接轨了。”在本科毕业时,他已经完成了许多研究生的课程,并积累了一定的科研经历。
南京大学因材施教、不拘一格降人才的体制,让唐睿康只用了三年就完成了本该五年硕博连读的学业,提前获得博士学位。随后,他前往美国纽约州立大学(布法罗分校)任博士后研究员及研究助理教授,并一直坚守着化学研究。
“所以,选择化学,并不是因为我喜欢化学而走入化学,却是因为走入了化学才真正了解化学并喜欢化学,进而情定终身。”
坚持,打开通往成功的大门
“我不是一个有趣的人,也不是一个特别会改变的人,但当我选择一个方向之后,我会在这个方向上坚持走下去。虽然我走得不快,但因为有着坚持,我会走得更远。”回顾自己的科研道路,唐睿康一直强调,坚持对于他的重要性。
唐睿康大学期间进入实验室就开始从事生物矿化研究,但也是一种无奈的妥协。“刚开始从事生物矿化的时候,是有点失望。但在这个方向坚持了一段时间后才能深入了解这个方向,这时候整个看法突然就豁然开朗。”唐睿康笑称,自己在专业及方向选择上一直是“被硬性分配的”,甚至违背了自己所谓的兴趣爱好。“的确,刚开始的时候我感到自己从事生物矿化研究前途有限,不能产出可以惊天动地的科学成就。”
随着研究的开展,唐睿康逐渐意识到原本以为平凡的课题中其实充满了太多的神奇。那么,生物矿化究竟是什么?唐睿康告诉记者,从通俗的角度说,生物矿化是研究大自然中鸡蛋壳、珊瑚、贝壳、牙齿和骨骼等生物体中矿物的形成过程,从科学上进行解释和探究这些生物材料的形成原理,通过这些原理可以实现材料的仿生重构,包括生物组织的修复。唐睿康给记者举了一个例子,比如我们的牙齿出现了蛀齿,目前的医疗手段只能通过合金或者树脂材料来进行填充,但是如果利用仿生矿化的手段,我们就可实现生物再生修复,显然后者更好。
“我希望通过我们的研究,当牙釉质损伤后利用仿生矿化的方法,使修复后牙釉质和原来的一样。”目前,唐睿康围绕着仿生矿化与组织修复构建了包括化学、材料和医学在内的跨学科协作团队,特别是与临床医生开展了密切的合作。这也意味着,经过近二十年的研究,通过对生物矿化基础化学原理和过程机制的认识,可以为硬组织的生物医学修复提供全新的策略,唐睿康离他的梦想已经越来越近了。
“在传统的生物矿化研究领域,我们希望实现别人所不能实现的,就是真正用仿生矿化的途径实现硬组织的修复。对于传统的生物矿化研究者来说,这是个梦想,我们的目标就是实现这个梦想。”
创新,开辟生物矿化新领域
唐睿康对科研的定义,有他自己的理解和追求。“科研最主要的含义是创新。并不是由于我加入这个领域而强化这个领域;真正的科研是挑战未知,或者说是改变别人的认知,提供新的认知,也就是因为我加入这个领域而改变这个领域。这个改变的过程很艰难,但当你成功了之后,会觉得很高兴。”
因此,经过了二十多年的积累,唐睿康大胆挑战生物矿化的传统研究,提出一个新的研究方向,改变了过去人们甚至科学家对生物矿化的方法。“科学家是什么?科学家就是别人都说他错了,但他最终证明他是对的而且也改变了其他人看法的人。”在小时候,唐睿康在一本关于科学家故事的读物中看到这些话,留下了深刻的印象,在其科研道路的行走中起到了重要的指引作用。
传统的生物矿化研究方法是在实验室模拟生物界用有机物质去控制无机材料的形成,也就是通过认识生物体中矿物材料的形成进行开展仿生制备,实质就是通过生物及有机体系调控无机体系。而唐睿康认为生物矿化也是自然界中生物通过材料实现保护、功能化乃至进化的途径之一。唐睿康从另外一个角度审视生物矿化研究,提出生物矿化领域更应该似仿自然尝试通过材料化学手段去调控并改变生物,也就是用无机材料体系实现对生物及有机体系的控制。“鸡蛋是个细胞,细胞有个外壳。那能不能让别的细胞也有一个外壳?”基于这样的假设,唐睿康提出,用化学的手段把细胞和材料结合在一起,构建出一个细胞和材料的复合体。而这个复合体既不是生物,也不是材料,但它具有生物和材料的共有特性,从而实现细胞的功能化改进。也就是发展出一种基于人工化学材料技术细胞改造乃至进化,这种改变是完全基于材料手段,不同与传统的生物手段。
通过这一方法,在过去的几年里,唐睿康和他的研究团队不但赋予了生物矿化一个新的内涵,也拓宽了生物矿化的应用前景。比如唐睿康提出了生物的矿化态,在矿化态中病毒可以借用材料而不通过传统生物学途径进行传播和感染。而处于矿化态的疫苗可以实现不需要冰箱的常温保存,这对于新一代疫苗的研制提供了全新的策略并且在对HIV疫苗改进中已经展示了巨大的潜力。在材料调控生物的新思路下,唐睿康带领课题组还发展出针对肿瘤的靶向矿化,能够通过让肿瘤组织得硬化症实现“不需要药物的化疗”,通过将材料植入细胞构建出能够实现自我保护的超级细胞,还实现了微藻的生物光合产氢 …… 一系列具有高度原创性的科研突破缤纷呈现,为生物医学和环境能源的创新发展提供了基础科学支撑。
“我为什么选择科研?因为科研可以让我们改变世界,让生活更美好。”这是唐睿康走上科研道路的初心,“在科学研究过程中我一直感到很幸福,特别是经过了这么多年的风风雨雨,我还是这个初心。正是因为这样的坚持,梦想也越来越近。”
本报记者 姚俊英