李琳琳研究員:納米生物醫(yī)學(xué)的探路者
編者按:“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才、中國科學(xué)院盧嘉錫青年人才獎(jiǎng)、中國科學(xué)院青年促進(jìn)會會員、“全球前2%頂尖科學(xué)家”年度科學(xué)影響力排行榜……這些,是中國科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所(以下簡稱“納米能源所”)研究員李琳琳的精彩履歷。在第72個(gè)五四青年節(jié)來臨之際,本刊特別專訪李琳琳。作為納米能源與生物傳感這一前沿領(lǐng)域的研究者,她“放棄”了很多,收獲了更多。
攝影/彭瀟珂
李琳琳的朋友圈相冊封面是一幅關(guān)于春天的畫,有花草、有嫩葉、有蝴蝶。這是女兒畫的,她很久沒換。同樣沒變的,是她辦公室的白板。白板上貼了很多文獻(xiàn)資料、信息表格,滿滿當(dāng)當(dāng)之余,卻有一大片“連環(huán)畫”——這是她女兒的“大作”。
李琳琳的女兒喜歡畫畫。有一次,女兒陪媽媽加班,根據(jù)自己的想象,在白板上創(chuàng)作了一套“連環(huán)畫”。這套畫作,李琳琳一直沒舍得擦。
“壓電”與壓力同在
李琳琳也喜歡畫畫,她的桌上擺了一幅自己的作品。她還喜歡看書、喜歡攝影、喜歡旅游、喜歡騎行。多年前,她可以一天騎上100多公里,欣賞并記錄沿途的風(fēng)景。但是,這些事情她已經(jīng)很久沒有做過了。作為一名年輕的課題組組長,現(xiàn)在的她有了另一套“興趣”。“科研和個(gè)人興趣兩方面,肯定要有取舍?!崩盍樟招φf,“現(xiàn)在,我主要的樂趣是科研?!?/p>
2020年9月,納米能源所由北京市海淀區(qū)整體遷入懷柔科學(xué)城,李琳琳上班的路程陡增百余公里。每天清晨6點(diǎn)多起床,趕通勤班車從北京市區(qū)來到懷柔;晚上坐班車回家之后,還要陪伴孩子讀書玩耍;在女兒入睡后,她繼續(xù)工作,凌晨書房里經(jīng)常能看到亮著的燈光。在如此緊湊的生活節(jié)奏中,她特別希望能達(dá)到一種狀態(tài):無論在做什么,都能很快切換回工作狀態(tài)。
目前,李琳琳帶領(lǐng)的生物傳感課題組主要開展兩個(gè)方面的研究:一是發(fā)展電活性生物材料和器件,收集人體運(yùn)動(dòng)能量并轉(zhuǎn)化為電能,用以進(jìn)行一些與電刺激相關(guān)的治療;二是利用壓電材料的壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)效應(yīng)進(jìn)行惡性腫瘤、組織缺損等的治療或修復(fù)。這兩項(xiàng)研究均屬于多學(xué)科交叉前沿研究的范疇。
納米發(fā)電機(jī)技術(shù)曾被中國科學(xué)院遴選為世界十大最杰出的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。自2006年創(chuàng)立以來,距今不過十幾年。研究所已發(fā)起了兩個(gè)國際性的品牌會議,即“納米能源與納米系統(tǒng)國際會議”和“納米發(fā)電機(jī)與壓電電子學(xué)國際會議”。納米發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在能源收集與傳感等多個(gè)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)展,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域因其前景大好、涉及應(yīng)用廣泛而受到許多科研人員的關(guān)注。
利用光進(jìn)行腫瘤治療,在臨床已實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,光動(dòng)力學(xué)治療就是其中之一。它利用光敏劑在光照下產(chǎn)生活性氧分子來破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行治療。但是,目前臨床使用的光敏劑效率較為低下,光毒性高,適應(yīng)癥的范圍也很窄。李琳琳團(tuán)隊(duì)想到,將具有壓電(光)電子學(xué)效應(yīng)的納米材料應(yīng)用到動(dòng)力學(xué)治療上來,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光敏劑,優(yōu)化現(xiàn)有治療方案。
現(xiàn)階段,我國的基礎(chǔ)研究水平仍有很大提升空間。要想改變我國關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面,必須從基礎(chǔ)研究做起。過去一段時(shí)間,為適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,不少研究課題有一定的導(dǎo)向性。但是,基礎(chǔ)研究“沒法兒導(dǎo)向”。科學(xué)研究的獨(dú)特性就在于,在結(jié)果產(chǎn)出之前,靈感可能隨時(shí)產(chǎn)生,實(shí)驗(yàn)方案可能根據(jù)實(shí)際情況變化,技術(shù)路徑也可能不斷修改完善。基礎(chǔ)研究尤其如此。
李琳琳坦言,科研不是“我想要發(fā)現(xiàn)什么,就能去發(fā)現(xiàn)它”。對一些新技術(shù)、新方法的研究,可能短期內(nèi)無法直接應(yīng)用或推廣,但這些恰恰是未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。“我們不過是投出一塊‘頑石’,能不能‘問到路’還需要時(shí)間的檢驗(yàn)?!崩盍樟招判臐M滿,“現(xiàn)在政策非常好,我們一定會把握機(jī)遇,創(chuàng)造更多有意義的研究成果?!?/p>
“迷宮”中的探路者
李琳琳一直對醫(yī)學(xué)有濃厚的興趣。遺憾的是,盡管在高考填報(bào)志愿時(shí)填寫了醫(yī)學(xué)相關(guān)的專業(yè),機(jī)緣巧合之下,她被微生物學(xué)專業(yè)錄取。微生物學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷使她對基礎(chǔ)生物學(xué)愈發(fā)感興趣。因此在研究生階段,李琳琳分別在生物化學(xué)與分子生物學(xué)和物理化學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行研究,并最終確定了與醫(yī)學(xué)高度相關(guān)的納米生物醫(yī)學(xué)方向的科研道路。
2015年年底,李琳琳加入納米能源所。研究所以納米能源、傳感系統(tǒng)等為主要研究方向。來所伊始,分子生物學(xué)與物理化學(xué)出身的李琳琳略有些“不知所措”。
李琳琳很快行動(dòng)起來。她開始自學(xué)電磁學(xué)、物理與半導(dǎo)體方面的知識,并向國內(nèi)外同行請教交流,嘗試將分子生物學(xué)與物理化學(xué)研究背景和納米能源相結(jié)合?!熬拖褚恢恍“资笤诿詫m里打轉(zhuǎn),有時(shí)多試一試,就能找到大致方向了?!?/p>
納米能源與生物傳感是一個(gè)交叉領(lǐng)域,涉及物理、化學(xué)、生物、材料等方面知識。課題組建立初期,學(xué)生人數(shù)雖不多,但學(xué)科背景各異。為了盡快讓課題組各項(xiàng)工作步入正軌,李琳琳和學(xué)生保持著密切的交流。很多實(shí)驗(yàn)操作,她會手把手地帶學(xué)生完成。
課題組經(jīng)常會有新靈感、新想法,但由于種種原因,不能很快實(shí)現(xiàn)。李琳琳介紹:“起初,我們面臨的困難,一方面來自科研課題的不確定性,另一方面是學(xué)生比較少,很多想法實(shí)現(xiàn)起來比較慢。”科學(xué)研究是“跌宕起伏”的,這對于還在起步狀態(tài)的李琳琳課題組來說,尤其如此。
曾經(jīng),李琳琳也想去國外深造。那時(shí),她一方面擔(dān)心自己出國后,會對組里學(xué)生的研究造成影響;另一方面,自己的研究也會因?yàn)槌鰢袛啵蚨艞壛顺鰢钤斓臋C(jī)會。而今,在納米領(lǐng)域,國內(nèi)研究條件與國外相比并不遜色,國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流更加密切,李琳琳就更堅(jiān)定了在國內(nèi)一直發(fā)展的決心。
之前,李琳琳從事的研究主要是把納米材料作為藥物遞送的載體,在抗腫瘤方面進(jìn)行應(yīng)用。來到納米能源所后,研究方向需要和研究所的大方向——納米能源與傳感系統(tǒng)結(jié)合。對李琳琳來說,這兩個(gè)研究方向間跨度很大,如何把納米材料和納米能源的研究結(jié)合起來,是當(dāng)時(shí)擺在李琳琳課題組面前的首要難題。
“我們花了很多精力去嘗試不同的研究方向。”李琳琳回憶。萬事開頭難,李琳琳和課題組的學(xué)生經(jīng)歷了很多次“失敗”:研究課題暫不可行、效果沒有達(dá)到預(yù)期、實(shí)驗(yàn)方案未能奏效,這些都是2016年到2017年那段日子的常態(tài)。
經(jīng)過大量嘗試,李琳琳課題組探索出了自驅(qū)動(dòng)的微納能源在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的新方向?!袄萌梭w自驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的電能,提高納米材料藥物遞送效率和納米催化在體內(nèi)的應(yīng)用效果。”李琳琳介紹,“通過納米生物材料的設(shè)計(jì),還可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞功能以及組織再生的調(diào)控。這些應(yīng)用方向在新時(shí)代的智慧醫(yī)療、個(gè)體化醫(yī)療方面都有非常廣闊的應(yīng)用前景?!?/p>
6年里,李琳琳和課題組穩(wěn)步發(fā)展、共同成長,她帶領(lǐng)的生物傳感課題組已經(jīng)成為納米能源所中重要的一環(huán),“可以說不管是個(gè)人還是課題組,發(fā)展的勢頭都是越來越好的?!?/p>
實(shí)驗(yàn)中的“引路人”
如何將學(xué)生從本科狀態(tài)及時(shí)轉(zhuǎn)換到研究生狀態(tài)之中,李琳琳頗有心得。對一年級研究生,李琳琳會引導(dǎo)他們關(guān)注領(lǐng)域科研動(dòng)態(tài),了解學(xué)科前沿資訊。而對于已經(jīng)結(jié)束集中教學(xué)的二年級研究生,她則會著重給學(xué)生一個(gè)全流程的科研體驗(yàn),從選題到實(shí)驗(yàn)再到論文,她全程陪伴。
平時(shí),李琳琳要求學(xué)生每周完成“一會兩報(bào)”,即開一次組會,并提交文獻(xiàn)閱讀報(bào)告和工作周報(bào)。組會上,同學(xué)們分別介紹各自的工作進(jìn)展;文獻(xiàn)報(bào)告中,寫明閱讀過的文獻(xiàn)和自己的收獲;工作周報(bào)里,記錄一周實(shí)驗(yàn)的情況。李琳琳認(rèn)為,這些是科研訓(xùn)練必需的經(jīng)歷。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與預(yù)期結(jié)果偏離較大或完全相反,是科研過程中經(jīng)常遇到的問題?!拔腋敢獍堰@些‘問題’理解為有意義的啟發(fā)?!崩盍樟照f,“遇到問題及時(shí)討論,如果可行,我會鼓勵(lì)他們進(jìn)行新的嘗試?!?/p>
課題組研究前沿交叉學(xué)科,學(xué)生也有各自的學(xué)科背景。“材料、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)、生物專業(yè)的都有,他們在自己原本的方向都很厲害?!崩盍樟战榻B,“學(xué)生來了之后,一般會根據(jù)他們的背景給他們設(shè)計(jì)課題。”
在“博新計(jì)劃”博士后劉志榮眼中,李琳琳對學(xué)生在學(xué)術(shù)方面的指導(dǎo)是啟發(fā)式的?!袄罾蠋煏鶕?jù)每個(gè)同學(xué)的學(xué)科背景、感興趣的方向初步選題。在研究過程中,李老師會幫助我們把握方向,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研能力?!眲⒅緲s說。
隨著課題組不斷發(fā)展壯大,李琳琳指導(dǎo)的學(xué)生越來越多,相應(yīng)地,實(shí)驗(yàn)課題和工作量也不斷增加。盡管如此,她對每一位學(xué)生的課題都親力親為,嚴(yán)格把關(guān)?!白罱鼉赡?,給學(xué)生改文章花的精力還是挺多的?!崩盍樟仗寡?,“不管工作做到什么程度,我對每一篇文章的標(biāo)準(zhǔn),都是比較高的。”對文章的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求,是李琳琳一以貫之的態(tài)度。她說,“成果發(fā)表出來是給同行看的。所以,必須要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去對待,每一個(gè)展示給出來的數(shù)據(jù)和結(jié)論,都要非常嚴(yán)謹(jǐn),呈現(xiàn)準(zhǔn)確的信息?!?/p>
每一篇論文,都是李琳琳和學(xué)生“全程陪伴”的結(jié)果?!拔液蛯W(xué)生的辦公室就挨著,可以隨時(shí)和他們交流。我們在討論中互相學(xué)習(xí)、前進(jìn)。”李琳琳說。課題組偏應(yīng)用基礎(chǔ)研究,目前成果主要以科研論文的形式體現(xiàn)。她將論文形象地稱為故事。論文是不是講了一個(gè)完整的吸引人的故事,是李琳琳很看重的。論文的內(nèi)容基于實(shí)驗(yàn),每個(gè)課題從一開始,李琳琳會作整體的規(guī)劃。整個(gè)工作的邏輯系統(tǒng)性,是李琳琳考慮最多的方面?!跋Mㄟ^我們的研究,為這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)出一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)?!崩盍樟照f。
李琳琳也非常注重學(xué)生的個(gè)人發(fā)展。學(xué)生在讀時(shí)間有限,存在畢業(yè)壓力。因此,在課題安排上,李琳琳會給學(xué)生提供“1+X”式的選題方案。每個(gè)學(xué)生可能會有多個(gè)研究內(nèi)容,“1”是大概率能出研究成果的,減輕學(xué)生的“后顧之憂”;而“X”則是比較有挑戰(zhàn)性的研究方向,這些課題可能比較難,也可能短時(shí)間內(nèi)難有成果?!拔乙矔鶕?jù)學(xué)生的研究方向還有個(gè)人的性格、能力,在課題的安排上做一些調(diào)整。”李琳琳說。課題組學(xué)生多次獲國家獎(jiǎng)學(xué)金、所長卓越獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)、獲“博新計(jì)劃”資助。
2014年,李琳琳獲中國科學(xué)院盧嘉錫青年人才獎(jiǎng),2015年入選中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會會員。這兩項(xiàng)榮譽(yù)都有一個(gè)典型特征:候選人員年齡不能超過35歲。事實(shí)上,“35歲現(xiàn)象”是當(dāng)今中國一個(gè)重大社會現(xiàn)象。在招聘中,不少企業(yè)都要求“年齡限35歲以下”,在一些行業(yè),35歲更成了一道“跨不過去的坎”。但李琳琳卻認(rèn)為,在科研領(lǐng)域,35歲仍有很大的上升潛力。“科研并沒有年齡的限制。我們每天都在學(xué)習(xí),都在接收著大量新知識。和我的學(xué)生們在一起也讓我感覺很年輕?!崩盍樟照f。
做好未來“多選題”
遇到困難是前進(jìn)還是暫時(shí)放棄,是在實(shí)驗(yàn)中尋找熱點(diǎn)還是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)問題,是繼續(xù)深入研究科學(xué)機(jī)理還是向社會尋找應(yīng)用契機(jī)……在科研過程中,選擇無處不在。李琳琳時(shí)常開導(dǎo)學(xué)生:“課題遇到瓶頸很常見,實(shí)在進(jìn)行不下去的時(shí)候可以暫時(shí)放下。整個(gè)研究體系是在的,后期有新想法再加入,可能會獲得新的發(fā)現(xiàn)?!?/p>
2016年3月,劉志榮來到納米能源所進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)工作。劉志榮是李琳琳課題組里的“大師姐”。推免進(jìn)入課題組,從碩士到博士后,6年里見證了課題組從無到有的發(fā)展。2021年,她在領(lǐng)域頂級期刊Advanced Materials上發(fā)表了一篇研究成果,獲得了很高的關(guān)注。在這背后,是她5年來不斷試錯(cuò)的曲折歷程。李琳琳常說:“不能只盯著好的結(jié)果看。有的實(shí)驗(yàn)雖然暫時(shí)失敗了,但是它依舊有存在的意義?!边@句話讓劉志榮印象十分深刻。她記錄下每一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果、每一個(gè)看似荒唐的靈感、每一分廢然而返的失落、每一份失而復(fù)得的激動(dòng)。念念不忘,必有回響。5年過去了,這期間,劉志榮發(fā)表多篇論文的同時(shí),這個(gè)最初的課題,也終于成功。她遇到了許多岔路,但心境也越發(fā)穩(wěn)健。
利用壓電電子學(xué)效應(yīng)進(jìn)行腫瘤治療是課題組主攻方向之一。2017年起,李琳琳課題組就在做相應(yīng)的嘗試。但是,很長一段時(shí)間沒有達(dá)到理想效果。通過閱讀最新文獻(xiàn),李琳琳發(fā)現(xiàn),已經(jīng)有同行用類似的思路和實(shí)驗(yàn)方法,發(fā)表了不錯(cuò)的成果?!拔覀兊墓ぷ鳑]有做出來,相比之下會有一些心理波動(dòng)?!崩盍樟章燥@遺憾。對組里學(xué)生來說,課題組長相當(dāng)于“主心骨”的角色,這個(gè)時(shí)候她不能自我懷疑?!八麄冇龅降膯栴},需要我?guī)退麄兘鉀Q。所以如果我自己有一些情緒上的問題,必須得馬上糾正回來。”2022年,是李琳琳課題組成立第六年。“實(shí)驗(yàn)遇到問題非常普遍,現(xiàn)在這樣的事情已經(jīng)很少能讓我有波瀾了。”李琳琳笑著說。
2020年李琳琳獲得國家青年拔尖人才資助,2019年、2020年,連續(xù)入選美國斯坦福大學(xué)發(fā)布的“全球前2%頂尖科學(xué)家”年度科學(xué)影響力排行榜?!斑@算是對我的一種鼓勵(lì)吧,激勵(lì)著我繼續(xù)努力?!崩盍樟照f。目前,課題組大部分精力投入在應(yīng)用基礎(chǔ)性的研究中。研究成績斐然之外,李琳琳也希望能開拓應(yīng)用“藍(lán)?!薄!皩⒖蒲谐晒D(zhuǎn)化成社會生產(chǎn)力是我們的責(zé)任”,李琳琳以腫瘤為例進(jìn)行說明。隨著老齡化人口數(shù)量的增長,癌癥發(fā)病率逐年上升,癌癥晚期患者更是深陷“爆發(fā)式”的痛苦之中。據(jù)世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的《2020世界癌癥報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示,2020年全球新發(fā)癌癥病例近2000萬例,中國占全球的23.7%;另外,中國癌癥死亡人數(shù)每年約300萬,即每分鐘就有近7人死于癌癥。李琳琳課題組選擇“設(shè)計(jì)納米藥物用于惡性腫瘤治療”的課題,與日趨嚴(yán)重的癌癥形勢密切相關(guān)。然而,李琳琳坦言,由于所做的研究比較前沿,離應(yīng)用還有一些距離,實(shí)驗(yàn)室的納米器件、納米藥物要走上臨床還需面臨許多考驗(yàn)。
“我們在往應(yīng)用方向努力,最近一兩年也開展一些偏應(yīng)用的課題,希望能有一些進(jìn)展?!崩盍樟战榻B,在相關(guān)成果發(fā)表后,課題組的研究成果被業(yè)界高科技公司看到后,這些公司會主動(dòng)聯(lián)系并給予一定的支持,希望將理論成果推向應(yīng)用。
有公司對課題組所做的抗腫瘤納米藥物遞送感興趣,他們已達(dá)成合作,正進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)工作。2021年,李琳琳課題組發(fā)表的另一項(xiàng)成果被一家公司看中,公司認(rèn)為這是一個(gè)比較重要的技術(shù),可以為相關(guān)熱點(diǎn)研究提供更好的解決方案,他們之間的談判還在進(jìn)行中。
在向應(yīng)用推廣的過程中,科研單位和公司的立場和訴求往往不同。對前沿性研究來說,較長的研發(fā)周期難以避免。而公司則希望更快地產(chǎn)出、更多的效益、更好地被市場檢驗(yàn)?!昂秃芏喙菊勥^,談不攏是常態(tài)?!泵鎸ξ磥?,李琳琳充滿希望,“我們希望將來能有更多主動(dòng)權(quán),把我們的研究推廣出去?!?/p>
疫情期間,李琳琳居家工作,有時(shí)女兒會找她玩。每當(dāng)這時(shí),母女倆會簽訂“君子契約”,約定好玩耍的時(shí)間。她也會給女兒介紹自己的工作。盡管不了解具體細(xì)節(jié),但女兒對各種細(xì)胞、模型的圖片十分感興趣。因此,偶爾會見到這樣的場景:母親在工作,孩子在跟著畫圖。這也算“科研家庭”中別有的樂趣吧。
李琳琳常和學(xué)生們說:“做科研的時(shí)候,認(rèn)真科研;玩兒的時(shí)候,好好去玩兒?!边@樣要求學(xué)生的同時(shí),李琳琳也一直努力在工作狀態(tài)和生活狀態(tài)中做好自由切換。2022年春節(jié)期間,和家人歡度佳節(jié)、陪女兒參與冰雪運(yùn)動(dòng)之余,李琳琳還是工作了兩天。“希望能有一段完全放松的時(shí)間。”她抬起頭笑了一下,“但近20年應(yīng)該閑不下來了?!?/p>
來源:《國科大》


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