——東南大學顧忠澤教授團隊攻堅生物醫藥關鍵核心技術紀實
東南大學生物科學與醫學工程學院院長顧忠澤（右二）帶領團隊攻關器官芯片技術難題
■ 人體器官芯片技術是我國生物醫藥領域亟待攻克的關鍵核心技術。顧忠澤帶領團隊執著“器官芯片”研究13年，創造四項“第一”。
■ 跨學科科教融匯模式為科技創新孕育了豐沃的土壤，也打造了一支高水平的科教融匯師資隊伍。
規律跳動的“心臟”，勤勉代謝的“肝臟”，主掌呼吸的“肺部”，血液奔涌的“血管”……在數字醫學工程全國重點實驗室的顯微鏡下，記者可以清晰地看到，一張張巴掌大小的高分子材料里，一個個微型的人體“器官”正在被孕育和培養。
實驗室主任、東南大學生物科學與醫學工程學院院長顧忠澤告訴記者，眼前所見就是“器官芯片”。
?“人體器官芯片技術是我國生物醫藥領域亟待攻克的關鍵核心技術。”顧忠澤介紹，今年是他帶領團隊開啟器官芯片研究的第13個年頭。截至目前，這個團隊已創造四項“第一”：國際上第一個太空心血管器官芯片的發射和在軌檢測、我國第一個采用器官芯片數據獲批IND（新藥研究申請）的新藥、第一個器官芯片國家標準立項、第一個應用于生物安全防護三級實驗室的全自動化成像系統。
創新風暴背后的科教融匯
所謂“器官芯片”，是通過干細胞、生物材料、納米加工等前沿技術交叉集成，在人體外構建的一套器官微生理系統。以此可以模擬人體不同組織器官的主要結構功能特征和復雜的器官間聯系，從而預測人體對藥物或外界不同刺激產生的反應，可以為藥物研發、精準診療等領域提供全新的解決方案。
顧忠澤的器官芯片探索之路，始于職業生涯的“瓶頸期”。
2012年，顧忠澤正和一家醫療機構合作從事生物人工肝研發，進展一度不甚理想。一篇偶然讀到的關于器官芯片的文獻，讓他敏銳地意識到：“這是一項顛覆性創新技術！”
彼時，西方國家正推動立法禁止使用經動物試驗的藥品、化妝品。顧忠澤迅速作出研判：發展器官芯片技術，可能是我國在國際生物醫藥前沿研究領域實現“換道超車”的歷史性機遇。
?“在體外構建微生理系統，這在當時對全球來說都是一個未知領域，所有國家都站在同一起跑線上。如果我們能成功實現這一目標，那么憑借龐大的人口基數優勢，我國就能建立起自己獨有的生物樣本庫和數據庫，進而徹底擺脫對國外藥企數據的依賴。”回想起開展這項研究的初衷，顧忠澤至今仍心潮澎湃。
器官芯片涉及的關鍵核心技術復雜，成本高，極富挑戰性。顧忠澤依托所在學院的資源，大膽地打破傳統學科壁壘，突破教師、科研人員身份界限，集合生物醫學、材料科學、納米技術等多個學科精英，組建了跨學科研究團隊。團隊先是在學校內部進行項目立項，著手試制肝臟芯片、心臟芯片、皮膚芯片，并同時進行器官芯片技術的預先研究。
跨學科科教融匯模式為科技創新孕育了豐沃的土壤，也打造了一支高水平的科教融匯師資隊伍。團隊成員相互碰撞，彼此加油，共同攻克科研難題。
“我們沉浸在假設、驗證、分析、完善的循環中，用經驗的碎片拼出勝利的圖景。”十多年來，顧忠澤帶領團隊一次次面對失敗，又一次次重構模型，最終攻克了芯片構建與數字化中的精準測量關鍵核心技術，還逐一解決了器官芯片高精度跨尺度三維打印、功能性細胞外支架材料、細胞力成像、人工智能算法等難題，成功研發了我國自主的微生理模型及測量方法。
團隊在科研上的豐碩成果，為學院的教學工作提供了鮮活的素材。每個學期，顧忠澤都堅持為生物醫學工程專業的學生開設必修課，并在課堂上分享器官芯片的最新研究成果，以此激發學生的學習興趣和創新思維。同時，他還積極鼓勵學生參與數字醫學工程全國重點實驗室的科研項目，通過實踐鍛煉學生的科研能力和解決實際問題的能力。
?“科研與教學相輔相成，互為支撐。東南大學的生物醫學工程學科入選國家‘雙一流’建設學科，生物醫學工程專業獲批國家級一流本科專業建設點……”一項項科教融匯的成果，令顧忠澤倍感欣慰。?
成果轉化背后的產教融合
?“我們成功完成了器官芯片的所有研發指標，順利進入產業化階段。7項知識產權以3016.02萬元的價格轉讓，還成功孵化了產業化公司，為高校、科研院所探索科技成果轉化路徑起到了示范作用。”談及器官芯片的研究成果轉化情況，東南大學蘇州醫療器械研究院副院長白晶如數家珍。
白晶介紹，他所在的研究院由東南大學、蘇州高新區、江蘇省產業技術研究院三方于2017年共建，是東南大學創新體制機制、推動產教融合、實現高水平科技成果轉化的“試驗田”之一。研究院主要依托東南大學的5個國家級、省部級重點實驗室平臺，利用蘇州高新區在產業、政策方面的優質資源，結合江蘇省產業技術研究院的體制創新經驗，集聚全球資源，引領前沿技術發展，加速成果轉化，服務企業創新，打造具有示范引領作用的醫療器械產學研合作平臺和創新生態體系，建設創新驅動的高端醫療器械成果轉化基地以及醫療器械小微企業孵化基地。
經過4年多發展，該研究院形成了兩大拳頭技術產品，“人體器官芯片”就是其中之一。2022年，研究院的“人體器官芯片的構建與精準介觀測量”項目還榮獲科技部首屆全國顛覆性技術創新大賽總決賽最高獎。
“我們主要側重于應用轉化研究，在高校與產業之間架起溝通的橋梁，從而有效地將基礎研究與產業聯結。”白晶自豪地表示，器官芯片已成為該研究院首個自主培育并達到國內領先水平的原創項目。
2021年，研究院器官芯片科研團隊與江蘇省產業技術研究院、蘇州醫療器械產業發展集團有限公司聯合成立了江蘇艾瑋得生物科技有限公司。這家創新科技公司專注于為藥物研發、精準醫療和化妝品等市場提供器官芯片及配套自動化裝備產品。
“器官芯片是新質生產力的典型代表之一。”艾瑋得公司首席運營官徐源介紹，目前器官芯片相關技術已在100余家企業、醫院及研究機構得到應用。
“高校設置新型研發機構進行科技成果轉化，不是要和企業‘搶飯碗’，而是要對企業有貢獻，進而為整個社會作貢獻！”顧忠澤表示，推進教育、科技、人才協同融合發展以及“四鏈”融合著實不易，高校科研工作者應當秉持這樣的信念——“但凡企業能做的，我們堅決不做，要做就要研發出能推動整個行業發展的前沿技術”。
科研育人背后的交叉融合
東南大學九龍湖校區生醫科研綜合樓8樓，一出電梯就能見到一張長桌和一條長凳，正對著桌子的墻面上掛著一臺顯示器。
這是顧忠澤給學生“開小灶”的地方。不管是本科生還是研究生，只要提出需求，無論多忙他都會留出時間進行“一對一”輔導：學生匯報學習和科研情況，顧忠澤一邊聽一邊提出意見。
“我們團隊每星期都要開科研交流會，十幾年如一日，風雨無阻。”東南大學器官芯片方向碩士研究生李昱說，“顧老師辦公室的大門始終對我們敞開。”
如何加強拔尖創新人才自主培養，為我國關鍵核心技術攻關提供人才支撐？這是顧忠澤作為學院院長一直在思考和探究的問題。
顧忠澤介紹，近年來，東南大學堅持以國家需求為引導，以器官芯片國家重大項目研究為契機，以核心概念為統領，凝練出理工醫融合交叉學科的概念框架，從知識融合、知行融匯、平臺融貫三方面，構建了“科學與技術、工程與醫學、創新與轉化”融合、本碩博貫通的拔尖創新人才培養模式，形成了“初階通識（本科）到中階綜合（碩士）到高階創新（博士）”逐級進階的知識鏈條和人才培養體系。
“新的人才培養體系可以在很大程度上解決生物醫學工程教育中自然科學與工程技術知識體系融合不夠，工程技術與生物醫學人才培養模式落后于醫療產業發展需要，以及創新人才培養中高技術創新和醫學轉化實踐環境相互脫節等問題。”顧忠澤說。
大師引領、項目淬煉、產教融合，是顧忠澤一直秉持的教育理念。他帶領的團隊依托國家重大科研項目，從本科畢業設計、碩士及博士課題，分層設立挑戰性項目，引領學生在項目淬煉中成才。同時，生物科學與醫學工程學院依托相關產業平臺，建立輻射本、研學生的實踐基地，構建了校企聯合的人才培養模式。包括該學院在內的6個學院共同設立“集萃研究生培養計劃”，累計為生物醫藥產業培養了90余名優秀的復合型人才和青年科技人才后備軍。
?“大學的科學研究一定要有預見性，要及時對國家未來的重大需求進行預判，這樣才能培養出面向未來的拔尖創新人才。”顧忠澤堅定地說。
