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论文被引50000余次,樊春海院士:“跨界”带来“翅膀”

论文被引50000余次,樊春海院士:“跨界”带来“翅膀”
2022年08月18日 12:05 新浪网 作者 人民资讯

  本文转自:中国科学报

  文 | 《中国科学报》记者 张双虎

  2000年,刚刚获得南京大学生物化学与分子生物学博士学位的樊春海偶然在《先进材料》上读到关于艾伦·黑格的专题报道。

  黑格是美国加州大学圣巴巴拉分校一位物理系教授,却在那年获得了诺贝尔化学奖。

  获奖后他竟宣布要进军生物学领域,还特别提到生物传感研究是件很重要的事情。

  这让对生物传感器很有兴趣的樊春海受到极大的鼓舞。

  他鼓足勇气向黑格提出申请,没想到很快得到认可,顺利进入黑格的实验室开展博士后研究。

  和导师黑格擅长“破圈”相似,樊春海也在多个学科间不断“跨界”。

  他涉足生物传感器、转化医学、纳米技术、生物医学和生物计算等领域,在《自然》等学术期刊发表论文500余篇,被引用5万余次,连续多年入选“全球高被引科学家”。

  

  樊春海在实验室。受访者供图

  

从生物传感到纳米技术

  2001年8月,樊春海如愿来到加州大学圣巴巴拉分校高分子与有机固体研究所,在黑格指导下开展新型生物传感器相关研究。

  黑格非常推崇学科交叉研究并身体力行,在物理、化学和生物学领域“左右逢源”。在黑格实验室,樊春海要同时开展多项科研,这一度让他应接不暇。

  “你就挑最重要的事情做。”导师的这句话让樊春海茅塞顿开,至今仍时常指引他做出判断。

  在黑格实验室的那段研究经历,让樊春海这个初出茅庐的“青椒”走到了国际学术前沿。

  在黑格指导下,樊春海陆续取得了一些研究进展,相关研究工作在美国《国家科学院院刊》《美国化学会志》等杂志发表。

  他们研制出的一种被命名为E-DNA的新型电化学DNA生物传感器,得到了国际同行的广泛关注和好评。

  2003年,加州大学圣巴巴拉分校联合美国几所大学,成立了加州纳米系统研究院,以推进纳米科学研究。

  这让樊春海对纳米研究产生了兴趣,他也顺利成为该研究院最早的一批博士后之一。

  “顾名思义,纳米科学是在纳米尺度上开展研究,这是一个典型的综合交叉研究领域。”樊春海解释说。

  2004年,30岁的樊春海回国加入中科院上海应用物理研究所。

  凑巧的是,在他入职答辩那天,正值该所承担的上海同步辐射光源项目历经十年艰辛筹备后获批。这个当时中国最大的科学研究设施举世瞩目。

  上海光源素以“创新精神、科学精神和奉献精神”著称,而这些精神和樊春海的想法不谋而合。

  此后,樊春海从零开始,白手起家建设实验室,做出了具有国际影响力的研究工作。

  2006年,樊春海、中科院上海应用物理所研究员胡钧与中科院院士、上海交通大学教授贺林等合作,创制了DNA分子组装而成的纳米尺度“中国地图”,并发表于《科学通报》。

  这成为“DNA折纸术”这一前沿交叉领域中非常有意义的工作,并以中国特色的形象在国际学术舞台上亮相。

  经过多年努力与积累,樊春海团队发展了DNA自组装结构诱导纳米尺度精准矿化的新方法,在保持DNA纳米结构精巧设计的前提下显著提升其力学性能,为仿生纳米孔道的构建与分析应用打开了新的大门。

  相关研究成果发表于《自然》,实现了中国研究者在DNA纳米技术领域的首次突破。

  樊春海并没有满足于仅仅用DNA来制造漂亮的“纳米图案”,他一直思考如何将纳米思维引入生物传感研究,希望通过DNA纳米技术提升生物检测性能。

  为此,樊春海独辟蹊径地提出将DNA四面体结构用于电化学传感界面的调控,并建立了“先组装、后检测”的框架核酸传感新方法,突破了界面限域组装与识别的难题,在促进生命分析化学发展方面作出了重大贡献。

  “我们希望在纳米世界通过一些先进的物理手段,让DNA等生物分子按我们的意愿堆积、编织,构成纳米器件。”樊春海表示,“这可能会引领未来新的纳米技术发展。”

  

兴趣促成“交叉”

  多学科交叉融合始终是樊春海研究团队的特色。

  物理、化学、生物、医学和计算机科学的碰撞让他的目光聚焦在转化医学领域。

  2018年,樊春海以王宽诚讲席教授身份来到上海交通大学工作,恰逢我国医学领域首个国家级大科学设施——转化医学国家重大科技基础设施即将建成投用。

  如何快速、准确开展各类遗传性疾病、传染病、肿瘤和神经退行性疾病等重要疾病的早期检测,是热点也是难点。

  机遇使然,樊春海加入转化医学中心的建设中。

  “转化医学就是要在基础医学和临床应用之间架设起双向桥梁。”樊春海说,“和上海光源一样,它为科学家插上了‘起飞的翅膀’。”

  此后,他带领团队不断突破,基于核酸分子自组装、逻辑编程、材料复合、高时空分辨显微成像等技术,构建核酸分子机器与纳米机器人,为恶性肿瘤等重大疾病的早期检测和诊疗以及核酸标准物质检测提供全新智能工具。

  在樊春海看来,“交叉”这个词贯穿于自己整个科学研究历程。他说自己是个“交叉学科研究者”。

  “我的很多论文是合作发表的,这跟我个人兴趣比较广泛、从事交叉领域有关。”

  樊春海与贺林等人便利用DNA纳米技术,开发出了DNA纳米基因芯片,用来检测疾病,大大提高了基因检测效率。

  “DNA纳米基因芯片体现了现代科技的交叉性。”樊春海说,“我们团队里就有来自物理、化学、生物等多个领域的学者,而开发出的这种芯片包含了多个学科交叉的合作效益,实现了纳米技术、生物医学和计算科学等多学科交叉。”

  

永葆责任心和初心

  在多个领域躬耕不辍,也让樊春海收获了诸多殊荣。他入选美国科学促进会(AAAS)、美国医学与生物工程院(AIMBE)、国际电化学学会(ISE)和英国皇家化学会(RSC)会士;2019年,当选中国科学院化学科学部院士,又获得中国生命科学领域最具影响力的奖项——“谈家桢生命科学创新奖”,还将何梁何利基金科学与技术创新奖、美国化学会“测量科学进展讲座奖”收入囊中;2020年,被评为“全国先进工作者”;2022年,成为上海市“最美科技工作者”……

  在樊春海的字典里,没有节假日这个词。除去繁忙的科研工作,他还致力于提高全民,尤其是青少年学生的科学文化素养。

  “科普工作是一种传承,无论是对未知世界的探索还是推动国家的科技发展,都需要保持初心、一代代人不懈努力。”樊春海说。

  从2004年培养研究生开始,樊春海就不断鼓励学生:“做科研要勇于走出自己的舒适区,去挑战新事物。”

  他的研究生和博士后来自不同专业,包括化学、物理、生物与机械工程。他根据不同学生的特质,因材施教,有效引导。

  他认为,“学生是在适当引导下自由成长起来的”,导师的任务是挖掘学生对科研的兴趣,帮助学生树立正确的价值观和远大志向,并成为学生坚定的支持者。

  尽管工作繁忙,樊春海依然会抽时间与学生们面对面地交流。

  不是正襟危坐的说教,而是充满轻松和愉悦的沟通。

  他希望自己一直保持对科研的好奇、责任和初心并将其传递下去。

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