张茜

你在医院抽血测过血糖、激素吗?有没有觉得扎针太疼或者过程烦琐?

中山大学青年学者谢曦一直在尝试改进医学诊疗技术,近年来他边学边做,研发了多种可穿戴人体健康传感器和生物科研传感器。2019年,因为“将光电传感技术与生物医学交叉融合,为生物研究和医学诊疗提供前沿工具”,谢曦入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国榜单。

谢曦从美国斯坦福大学博士毕业后,在麻省理工学院做博士后研究,但耀眼的经历并没有让他停步不前。最近,他决定进行一场更加艰难的跋涉:做好奋战10年的准备,和植入式动态血糖传感器“死磕”。这不单是为了解决血糖等健康指标无法实时监测的问题,谢曦还希望能打破中国在生物医学传感技术领域成果稀缺的现状。

2016年,谢曦成为中山大学生物医学电子学科带头人。生物医学电子学科属于新兴交叉学科,聚焦于应用电子信息技术揭示生命现象的本质,解决生物、医学等基础研究中机理机制等关键难题。

在开始新的跋涉之前,谢曦成功研发过一种可用于药物筛选的科研工具—体外细胞微纳芯片。科学家在筛选药物的过程中,经常需要向每一个实验细胞注射药物,并精准地监测效果,而体外细胞微纳芯片就是给药和监测药物反应的工具。

这是一种十分精密的生物电子传感器。为了把药物高效地送达细胞并精准地监测效果,需要给每个细胞插入数十个纳米针头。这些针头安装在直径几百纳米的电极上,密密麻麻的电极则安装在1平方厘米的微加工芯片上,小小的芯片形成一个纳米针头阵列。

谢曦做的这种“袖珍针板”是一种救命用的科学仪器,能帮助科学家进行用于癌症等疾病的药物的筛选。在研发这种科研工具时,谢曦发现,在一些实际医疗场景中,还需要能用于人体的电子传感器,以便实时传输患者的健康情况,所以他希望开发出一种临床应用型技术,满足患者的需求。

有些患者需要实时监测脉搏、血压等情况,他就利用柔性电子材料制造了可穿戴传感器,将其贴附于人体皮肤外,更便捷而且连续地监测脉搏、血压等生理指标。然而研究越深入,和临床结合得越紧密,谢曦需要解决的问题越棘手。病人住院时,往往还需要监测血糖、激素、代谢物等情况;对于一些服药的患者,有时还需要精确掌握其体内药物浓度的变化,从而进行动态调整。其中部分监测目前只能靠一次次抽血来实现,无法实时完成。能否研发一种微介入人体的传感器,实时传回这些生理指标呢?

在植入式人体传感器中,他选择从微创式动态血糖传感器入手。谢曦介绍,动态血糖监测仪在临床中需求广泛,它能够长时间插入皮下监测患者的血糖,不仅能连续反映血糖变化,还可以免除糖尿病患者频繁指尖采血的痛苦,2型糖尿病患者可以根据血糖的动态变化调整相应的胰岛素用量。国外的相关技术在不断迭代,但由于缺乏技术突破,目前这种医疗传感器还没有实现国产化。因此他决定投入这一领域,对动态血糖监测仪进行技术攻坚。

虽然谢曦此前所做的纳米针头阵列和植入式人体传感器有相通之处,但从“体外”到“体内”是一个质的飞跃。他说:“植入式医疗仪器从研究到最终进入临床使用,通常至少需要10年。我准备花很长时间来‘啃这个项目。虽然目前这种传感器的基础功能已经在实验室里实现了,但要让传感准确度达到临床的严格标准,还有很长的路要走。”

他知道做这种长线项目会很“难熬”,然而最困难的还不在于科研“性价比”的压力,而是交叉学科知识的积累和贯通。

事实上,随着前沿科技的发展,靠单一学科就能解决的问题越来越少,需要交叉学科解决的问题越来越多。谢曦面临的困难,不少学者都深有体会。

为了突破这个医疗技术难题,谢曦的办法很简单:一边当老师,一边当学生。

“我们团队的特点是有求知欲、虚心、专业高度交叉。”谢曦介绍,微介入式传感器是一项多学科交叉的研究,涉及电子、材料、人工智能、生物、医学、化学等学科,学科跨度很大。作为一个交叉学科项目的博士生导师,谢曦面临的要求就更高了,“最起码核心点自己都得懂”。

“我经常向不同专业的同学请教,还带着我的学生去看其他学生物的学生做实验—教授都太忙了,所以我经常先向他们的学生请教入门技术。实践起来才知道,生物实验的操作和理论完全不是一回事儿,其深奥程度更是不可估量。”“临床医学和生物又不一样。在临床上,我就把自己当实习生,现在甚至在考虑读一个临床医学的在职学位。”“我也经常和自己的学生讨论问题。每个研究生和博士生都有特长,向学生请教是很正常的事情。”

对交叉学科的研究来说,教学相长或许是一个必备条件。

按照谢曦的计划,单是一个微介入式动态血糖传感器就要“啃”10年甚至更久,他还希望攻克微介入式动态激素传感器等精密仪器。如此算来,他大概要当一辈子“学生”了。但他完全不认为这丢了当教授的面子,反而抱着一种特别感恩的心态:“有人愿意教我,我已经谢天谢地了!”

在谢曦看来,做科研,一方面是基于求知欲,希望学习更多知识,探索自然的奥秘;另一方面,是结合国家和社会发展的需求,尽自己的一份力。在求知欲和社会需求面前,虚心学习、交叉运用,是自己的本分。

(摘自《中国青年报》2020年8月18日,江山美如画荐)