文：《千人》雜誌記者 黃娜娜
原標題：《王鐵：納米技術與醫學如何碰撞出火花？》
注：原文載於《千人》雜誌2018年第69期，轉載請註明來源，未註明來源轉載將視為侵權。
納米技術是20世紀末成熟起來的一個學科領域，在21世紀時成為世界各國競相逐鹿的一個熱點，它的興起對快速發展的中國來說，既是一個嚴峻的挑戰，又為我國實現跨越式發展提供了難得的機遇。納米技術對現代社會的影響是顯而易見的，在信息、環境、醫藥、生物、能源等許多領域都有納米技術的存在。那麼納米技術與醫學又能碰撞出怎樣的火花呢？帶著這個疑問，雜誌專訪了中國科學院化學研究所研究員王鐵博士，請他講述自己在納米科技領域的探索與創新。
王鐵，中國科學院化學研究所研究員
機緣巧合之中，與納米材料結下不解之緣
“最早開始接觸到納米材料研發其實是個非常偶然的機會，”王鐵說，“讀博士的時候，有個課題是做生物燃料電池，做這個的關鍵是催化效率要高，在尋找解決辦法的時候，我發現納米技術可以有效提高生物燃料電池的催化效率，就這樣，我在機緣巧合之下接觸到了納米材料。”五年半的博士生涯，讓王鐵與納米材料結下了不解之緣。
2008年王鐵出國深造，主要從事Ⅴ、Ⅵ族窄能量間隙的半導體納米材料在熱電轉換和節能方面的應用研究，2009年，王鐵開始接觸納米材料組裝工作，此時他對納米科技領域的研究進一步深入。直至2013年，王鐵回國加入中國科學院化學所活體分析化學重點工作室，從事新型納米材料的製備與組裝工作，研究納米在環境、醫藥、新能源等領域的應用。問到王鐵為什麼回國，他坦言：“十年前回國的人還是很少的，現在願意回國的人就很多了，國家對科研工作越來越重視，各個方面的支持力度都非常大，科研條件和國外基本等同，甚至比國外更加優厚，這樣我肯定是更想回國的，回來之後可以做我想做的事。”
在國內外從事了十多年的納米技術研究，王鐵表示：“中國目前有兩個領域可以說是跟世界先進水平並駕齊驅的，一個是材料科學，一個是化學科學。而在這兩者裡面，中國的納米技術目前在國際上均處於領先地位。”納米技術在實際生活中的運用十分廣泛，諸如我們平常用的電子產品，化工行業使用的催化劑和現在很多領域都被廣泛運用的石墨烯等。儘管納米材料應用範圍廣泛，但王鐵最熟知的還是醫學領域，醫學領域的填充材料與檢測材料，以及一些靶向藥物都有用到納米技術。
攜志同道合者，完成納米技術門檻跳躍
每個科研人員研發出來的項目，最後都是期望能夠造福人類的，在做科研成果轉換的時候，王鐵遇到了市場、人員、渠道、資金等多種問題。“雖然國家政策放開，但是面對不同項目，這些政策執行起來各個地方還是有差異的，每個科研工作者都有自己的訴求，遇到的困難也都不一樣，尤其現在市場偏向於投較成熟的項目，而現在的科研工作者的項目大多處於初期階段，資本不願意進入。”對這些現狀，王鐵感同身受。
“這些也是科研人員創業的失敗率很高的原因。另外，對初創人員來說，除了政策支持，他們還需要市場、資金、人員等其他方面的支持。很多科研人員只懂技術不懂市場，做市場又缺經驗，又缺資金，所以說要想成功，最好辦法是幫他配備相關的專業平臺，提供專業人員，要專門做市場的人去做市場，做技術的人做技術。”王鐵希望與相同經歷的科研人員去完成一個門檻跳躍，先打破市場壁壘，再回頭協助更多的科研人員去實現成果轉化。
談到以後的科研工作需要哪些支持，王鐵認為，現在國家政策對科研十分重視，科研環境大大改善，但是對於很多科研創業人員來說，市場能夠給的時間還是太少了。
在國外，搞科研的人更多是出於愛好和個人的興趣來做事情，可能並沒有具體的指標，科研人員研究一個項目，可能三五年都沒有結果，甚至很多東西研究出來才發現它短期內沒有價值，可能十年之後它的價值才會體現出來。
而國內是以目標為導向的，更注重短期成果，一個項目立項之後，短期效果比較明顯，可能十個項目裡有七八個都是成功的，但是沒有像國外研究的項目那樣深遠長久的影響。“希望國內能夠有一個更加寬鬆的科研環境，科學工作者能真正的不為瑣事所擾，不用只考慮眼前的價值與利益，屆時不僅是納米科技，其他科技也都會得到更長遠的發展。”王鐵說。
納米與醫學的美麗邂逅
王鐵在納米技術上做過許多嘗試，例如利用納米材料有效提高能源使用效率，利用一些具有特殊功能的納米粒子，引入功能型納米粒子，開拓新的研究領域；開發納米粒子表面性質的高靈敏單分子檢測技術，研究反應機理，從分子層次理解反應過程，提高產率以及轉換效率。這些經驗給納米技術與醫學相結合奠定了堅實的基礎。
王鐵將納米技術運用於醫學領域的研究主要有兩個方面：一是腫瘤檢測，二是血液透析。
現代社會，癌症已成為危害公民健康的頭號“殺手”，平均每天超過1萬人被確診為癌症，每分鐘有7人被確診為癌症。但是由於醫學的進步，只要能夠提前檢測到，癌症早期的治癒率可以達到百分之九十以上。對此王鐵進行了認真地思考，怎麼運用到納米技術提前檢測到腫瘤信號呢？直到德國的一項科學研究發現進入到他的視線，這個疑問才得以找到答案。
德國科研工作者發現，嗅探犬辨別肺癌與肺呼吸道疾病的準確率高達71%。為什麼狗能聞出人是否得了腫瘤？最顯著地原因莫過於狗擁有人類遠不能及的嗅覺。人體有兩個很重要的代謝途徑，一個是排洩系統，就是尿液，還有一個途徑就是呼吸循環系統。如果產生疾病，病人呼出的代謝產物就跟正常人不同，狗敏銳的嗅覺能區分其中的差別，因此只要研發出靈敏程度與狗類似的儀器，就可以有效檢測出人是否患有腫瘤，而納米技術恰好能夠極大提高設備的檢測性能，其原理在於：納米粒子間存在的拉曼活性位點是影響拉曼增強因子的重要因素,即只有在納米粒子團簇表面上才能得到最大的SERS信號。
在光譜分析方法中,拉曼光譜,特別是表面增強拉曼技術(Surface-Enhanced Raman Scattering, 簡稱SERS)可以進行超高靈敏度的非標記無損檢測,非常適合用於人體呼出物的組成識別,也非常適合在臨床上作為一種迅速、無創的診斷篩查工具。因此基於納米粒子自組裝過程SERS基底的製備,王鐵設計出相關儀器,將該技術應用於癌症體外呼出物檢測。目前該儀器已經開始進行測試。
“這個測試的任務很繁重，但成功之後對社會的影響非常大。”王鐵說。展望未來，王鐵希望，這項技術不僅可以檢測人是否得了癌症，還可以檢測出癌症的階段與類型，只要是跟上呼吸道有關的疾病，都可以通過這個方法來檢測。
王鐵在醫學領域的最新研究是血液淨化儀器，儀器中用到的部分材料由納米寬度的導線組成，它們的頂端一旦碰到細菌便會捲起來，形成可牢牢抓緊病原體的爪子。它的靈感來源於王鐵給女兒培育的一顆捕蠅草，蚊蟲一旦靠近，就會被捕蠅草的葉子牢牢抓住。
血液淨化儀器通俗來講叫人工腎臟，主要用於血透。人的生命活動需要不斷地從飲食中獲取營養，這些物質首先進入血液之中，由血液運送到人體的各個細胞，藉以維持生命活動的需要。與此同時，人體細胞在吸收這些營養物質後，也會不斷地產生廢棄物質，這些廢物首先進入血液，隨後由腎臟幫助把血液中的代謝產物排出體外。
當人的腎臟出現了問題，血液中的各種代謝廢棄物質無法排出，就會產生細菌。如果體質比較好，身體裡的白細胞與抗體就可以把血液中的細菌殺死，體質不夠好就需要用到抗生素，但現今社會由於抗生素濫用，很多細菌產生抗體，以致抗生素無法殺死細菌，就會出現血液感染，從而可能引發各種併發症，嚴重可導致死亡。如高血壓、血栓、血脂、糖尿病、肥胖症等疾病的根源多是腎臟出了問題，而當腎臟無法幫助人體排毒，就需要用到血透代替腎臟功能。
血透針對的是腎衰竭等高危病人，普通人並不適用。而現階段的血透價格高昂，且功能十分單一。在通過血透淨化病人血液的過程中，醫生將針頭扎進病人的一條胳膊，導出病人的血液並使其通過某種淨化設備，然後再從病人的另一條胳膊將血液輸回其體內。然而，血液流動的速度很快，淨化材料有時難以穩妥地抓住捕捉到的細菌，於是有一部分細菌可能又會被衝回血液中，以致於血透的效果大打折扣。
因此王鐵團隊的科研結果具有非常重要的意義，在由三維碳泡沫材料製成的透析液中，泡沫是用納米線連接起來的。而這些多晶體納米線的頂端有探測裝置，可以識別細菌，並且很容易彎曲，形成三維的納米利爪，當接觸到一個細菌時，納米利爪立即捲起來，捉住細菌並保證它不被血液沖走。
當然，王鐵研發的血液淨化儀器不僅可以用於高危病人，也可以讓普通患者使用。在血透過程中，納米利爪可以抓住血液中各種不利健康的代謝物，比如導致肥胖、糖尿病等疾病的血糖、血脂成分，將極大得利於人體健康，而且還可以降低很多慢性病的患病幾率，提高人的壽命。採訪中，王鐵表示，希望後續的研發能夠賦予血透更多的功能，並不斷降低血透的成本，讓更多的亞健康人群都可以使用這項技術。
結語
1998年至今，王鐵從事科研已有20年了，當記者問到長時間的科研工作會不會枯燥時，王鐵語氣很輕快：“什麼叫枯燥？當你做不喜歡的事時，自然就枯燥了。而做科研是我感興趣的事情，怎麼可能感到枯燥呢？再讓我做20年這也是一件有趣的事。”
最後，王鐵對科研工作者提出了三點寄語，第一是要有自豪感，對自己做的科研項目報以肯定，真正是對發明創新有興趣，認為這是個有成就感的事業。第二是一定要耐得住寂寞，要接受坐“冷板凳”，只有學會適應成功之前的寂寞，堅持不懈，才有可能成功。第三要有信心，對於自己所做的創新要有絕對的自信，相信自己堅持一定能夠成功，相信這是一個對人類和社會有意義的東西。
“我搞了20年科研，做過很多次實驗，經歷了無數次失敗，也曾經灰心喪氣過，能堅持到現在，需要非常大的信心，做科研是件非常有意義的事。”王鐵說。
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