醫(yī)工結(jié)合，打造未來(lái)數(shù)字化健康平臺(tái)

數(shù)字時(shí)代的幕布之下，萬(wàn)物皆可量化。醫(yī)工結(jié)合的春風(fēng)拂過(guò)，更讓這股科技浪潮以驚人的速度匯聚進(jìn)而汩汩向前，改寫(xiě)著醫(yī)療行業(yè)的版圖，恰如古籍所載：“工欲善其事，必先利其器?！倍谙愀鄞髮W(xué)電機(jī)電子工程學(xué)系助理教授張世明等人的努力之下，今日之“器”已非昔日可比，他們?nèi)诤狭饲把毓こ虒W(xué)與生命科學(xué)的智慧結(jié)晶，近年來(lái)首創(chuàng)性研發(fā)并相繼迭代出了可拉伸的有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）、基于凝膠材料的有機(jī)電化學(xué)晶體管，以及可以讀取人體微弱電化學(xué)信號(hào)的可穿戴生物微電子傳感系統(tǒng)等前沿科技成果，生動(dòng)地描繪出每個(gè)人獨(dú)特的生命譜系，不僅可以直觀顯示健康狀態(tài)的波動(dòng)，還可提前預(yù)警潛在的疾病風(fēng)暴。

這些傳感器是物理意義上的“心靈傾聽(tīng)者”，也是未來(lái)可期的“身體守護(hù)者”，從實(shí)驗(yàn)室到病房，從手術(shù)室到家庭，它們正以獨(dú)有的方式，詮釋著“科技以人為本”的真諦，讓每一個(gè)細(xì)微的生理信號(hào)都成為守護(hù)健康的堅(jiān)實(shí)防線?！拔磥?lái)，智能手機(jī)或?qū)⒊蔀槿藗兘】档摹畠x表盤(pán)’，通過(guò)傳感技術(shù)的不斷精進(jìn)，只需一眼就能使自己的健康狀況一覽無(wú)余。我無(wú)比期盼這一天的到來(lái)，并期望自己能夠在其中盡一份微薄之力。”張世明說(shuō)。

“向左走，向右走”

“我是真的喜歡科研?！痹诳蒲惺聵I(yè)中奔走數(shù)十年有余，張世明發(fā)出如此感嘆。

本科畢業(yè)于吉林大學(xué)電子學(xué)院后，張世明便留在了本校，加入集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光技術(shù)（OLED）?！癘LED被點(diǎn)亮的時(shí)候不僅可以發(fā)光，還可通過(guò)調(diào)節(jié)各類參數(shù)，非常直觀地改變光的顏色、效率、亮度等”，這一現(xiàn)象激發(fā)了23歲的張世明的好奇心，也從此點(diǎn)亮了他的科研夢(mèng)想?！拔蚁敫闱宄牡讓舆壿?，做出一些真正需要的東西?！彼f(shuō)。

在吉林大學(xué)，張世明有幸得到了趙毅教授及原集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉式墉教授的指導(dǎo)?！摆w老師因材施教，給了我很多自由度，讓我自由探索。而劉老師即便當(dāng)時(shí)已近80歲高齡還是矍鑠非常，仍然保持著終身學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，還渾身散發(fā)著‘回饋社會(huì)’的責(zé)任感。這些都是老師為我種下的根?！被厥走^(guò)往，張世明總是心有戚戚，而每逢此時(shí)，他深藏心中“尋科學(xué)真諦以回饋社會(huì)”的夢(mèng)想也會(huì)被擦亮幾分。

當(dāng)談及真正的科研歷程，張世明坦言自己十分幸運(yùn)。因?yàn)榇T士期間參與的第一個(gè)科研項(xiàng)目，便是國(guó)際間合作的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。在項(xiàng)目開(kāi)展的3年間，張世明已經(jīng)記不清自己“仗著年輕”多少次挑燈夜戰(zhàn)，也不記得排隊(duì)等待設(shè)備究竟耗去了多少時(shí)間，但項(xiàng)目成功后的喜悅卻不斷在他的記憶里被刷新，碩士期間在國(guó)際期刊發(fā)表3篇第一作者研究論文，也超越了博士畢業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，使他獲得了“吉林大學(xué)優(yōu)秀畢業(yè)研究生”的稱號(hào)。這些看得見(jiàn)或看不見(jiàn)的成果都彰示著：張世明從此與科研締結(jié)了密不可分的羈絆。

但人生總不會(huì)永遠(yuǎn)志得意滿。碩士畢業(yè)后，張世明意識(shí)到OLED技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模落地推廣，在市場(chǎng)上被大批量生產(chǎn)。這是科研者的驕傲，卻也同時(shí)意味著，對(duì)于此技術(shù)的探索已開(kāi)始告別高速發(fā)展期，走向平臺(tái)期。該怎么辦？向左，更換“賽道”，探索新方向、謀求新發(fā)展；向右，從實(shí)際應(yīng)用中等待新需求的出現(xiàn)……“做科研要向前看，起碼要看到未來(lái)的5～10年?！睂?dǎo)師的教誨醍醐灌頂般適時(shí)在張世明的耳邊響起，讓他從事業(yè)發(fā)展的猶疑中快速抽離，然后，他做了一個(gè)大膽的決定：遠(yuǎn)赴海外，去探索有機(jī)電子技術(shù)在新興生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

新領(lǐng)域的交叉融合探索花費(fèi)了張世明8年時(shí)間。從加拿大蒙特利爾大學(xué)到美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校，他的足跡幾乎東西橫跨了北美洲。手握加拿大著名的“總督博士獎(jiǎng)學(xué)金（Vanier Canada Scholar）”、蒙特利爾大學(xué)“優(yōu)秀博士畢業(yè)生”等諸多榮譽(yù)，張世明在海外的學(xué)習(xí)成績(jī)有目共睹。博士期間，在導(dǎo)師法比奧·西科拉（Fabio Cicoira）的指導(dǎo)下，他接觸到了憑借低工作電壓（毫伏）、高靈敏度等優(yōu)勢(shì)脫穎而出的新有機(jī)傳感技術(shù)——有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）。而后，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)器件材料、結(jié)構(gòu)及制備工藝等步驟的針對(duì)性優(yōu)化，他開(kāi)發(fā)出了首款可拉伸OECT。值得一提的是，OECT這款類組織微電子器件的獨(dú)特工作機(jī)理（離子電子混合導(dǎo)電）使其成為人體（離子導(dǎo)電）和電子器件（電子導(dǎo)電）之間理想的“信息中轉(zhuǎn)站”。因此它在推動(dòng)從“以醫(yī)院為中心”到“以人為中心”的數(shù)字健康變革中被公認(rèn)為“顛覆性新技術(shù)”。這意味著張世明選定的方向前路廣闊，大有可為。就在萬(wàn)事皆順?biāo)斓臅r(shí)刻，海外生活8年的張世明邂逅了人生中第二次艱難抉擇：留下還是回國(guó)？

彼時(shí)，新冠病毒的暴發(fā)為回國(guó)途中的一眾有識(shí)之士添加了諸多阻力。此外，站在“深圳”還是“香港”的人生交叉路口，張世明又陷入了深思：向左走，深圳發(fā)展快、機(jī)遇多，天地廣闊；向右走，香港成熟度高、擁有國(guó)際視野，中西文化結(jié)合……這一次，他經(jīng)過(guò)審慎考慮，選擇跟隨自己內(nèi)心的聲音，前往香港大學(xué)電機(jī)電子工程學(xué)系入職。

“以精微，致廣大”

揭開(kāi)全新科研篇章的張世明首先迎來(lái)的是“從0到1”的困難時(shí)期。雖然香港大學(xué)為他提供了全方位的支持，但畢竟“萬(wàn)事開(kāi)頭難”——沒(méi)人、沒(méi)設(shè)備的起步期還是一度令張世明束手。加上新冠時(shí)期的特殊性，長(zhǎng)達(dá)兩年半的時(shí)間里，他沒(méi)有離開(kāi)過(guò)香港半步。“對(duì)于學(xué)術(shù)的交流合作，這肯定是很不利的。但有困難，努力克服就好了?！庇谑?，他從“三兩個(gè)人、七八條槍”開(kāi)始建起，招募與曾經(jīng)的自己一般有夢(mèng)想、有沖勁的青年，“至于背景和成績(jī)并不是那么重要，因?yàn)檫@些都只是某個(gè)人生階段的片段性總結(jié)，而更重要的還是大家是否能夠興趣一致，同頻共振”。

連張世明自己都沒(méi)有想到的是，這個(gè)誕生于困境之中的小團(tuán)隊(duì)的確蘊(yùn)含著大能量。近期，由他親自帶領(lǐng)的智能可穿戴課題組開(kāi)發(fā)出一系列可以讀取人體微弱電化學(xué)信號(hào)的可穿戴微型生物電子傳感系統(tǒng)，質(zhì)地柔軟，體積小巧，“是全球同類技術(shù)中最細(xì)小的系統(tǒng)，可以通過(guò)連續(xù)、個(gè)性化地監(jiān)測(cè)人體的血糖、血液甚至汗液中的病毒抗體濃度，并通過(guò)部署新型人工智能技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)，來(lái)幫助診療糖尿病、心血管疾病及心理健康狀況等”。目前，相關(guān)論文已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry），《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances），以及《自然電子》（Nature Electronics）等。

“我特別特別感謝我的學(xué)生們，”張世明由衷地說(shuō)，“他們思維活躍也很能吃苦，跟他們一起攻關(guān)、研發(fā)的整個(gè)過(guò)程都是令人感動(dòng)的。我想我們就是一群有著共同志向的人，希望能夠在數(shù)字化醫(yī)療變革的浪潮中實(shí)現(xiàn)自我，不負(fù)青春?！蓖瑫r(shí)，他還表示，目前團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一系列小型化健康檢測(cè)技術(shù)只是一個(gè)開(kāi)始，它的出現(xiàn)正反映了數(shù)字醫(yī)療技術(shù)變革的無(wú)限潛力。

今天，張世明的科研團(tuán)隊(duì)已然壯大，且組內(nèi)形成了獨(dú)特的跨學(xué)科研究文化——有來(lái)自電子、計(jì)算機(jī)、軟件、材料、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的成員，并且，他們還成立了初創(chuàng)公司，力爭(zhēng)將嶄新的技術(shù)向市場(chǎng)化發(fā)展不斷推廣。從“系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣率與商用設(shè)備不相上下，高達(dá)每秒2萬(wàn)次，但價(jià)格僅為其十分之一”來(lái)看，已經(jīng)不難窺見(jiàn)此團(tuán)隊(duì)的志向。張世明還補(bǔ)充了具體的下一步計(jì)劃：“我們希望能開(kāi)發(fā)出真正實(shí)用的智能可穿戴診療技術(shù)，讓數(shù)字醫(yī)療走入‘尋常百姓家’。”