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2025-06-27 00:00:00西湖大學(xué)公共事務(wù)部
大學(xué)生 2025年6期
在被蟬鳴與熱浪籠罩的夏季，一杯冰鎮(zhèn)檸檬茶的清爽總能瞬間撫平燥熱。而正是這種尋常水果中存在的有機(jī)酸，正在書寫著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的傳奇。
楊健，美國醫(yī)學(xué)與生物工程院會士（2016），美國生物醫(yī)學(xué)工程協(xié)會會士（2020），美國科學(xué)促進(jìn)會會士（2021），國際醫(yī)學(xué)與生物工程院會士（2023），美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士（2018）；曾任美國德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校生物工程系終身副教授，賓夕法尼亞州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系任終身教授。2023年7月，楊健全職加入西湖大學(xué)，任生物材料及再生工程講席教授
從食品添加劑到生命修復(fù)：檸檬酸材料的革命性突破
尋常的白色結(jié)晶粉末，分子式寫作C6H8O7，這是有機(jī)酸檸檬酸在現(xiàn)實(shí)世界和化學(xué)世界里的面孔。天然的檸檬酸廣泛存在于諸如檸檬、柑橘、菠蘿等水果里，或是動物的骨骼、肌肉和血液之中。同時(shí)，也可以使用砂糖、糖蜜、淀粉等含糖物質(zhì)發(fā)酵合成人工的檸檬酸。比如我們熟悉的雪碧汽水里并沒有檸檬原料，卻帶有酸甜可口的檸檬味，就是檸檬酸的功勞。
因?yàn)闄幟仕岜旧泶嬖谟谌梭w中，是人體代謝的中間產(chǎn)物，它無與倫比的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠與人體“和諧共存”——“把它放到人體體內(nèi)，基本上不會產(chǎn)生慢性炎癥，而一般人工合成的高分子產(chǎn)品都會引起人體組織的排異反應(yīng)?！睏罱≌f。
那么，當(dāng)我們從體外“輸入”檸檬酸（即外源檸檬酸）時(shí)，又會發(fā)生什么情況？它會和人體內(nèi)自帶的檸檬酸一樣影響細(xì)胞的行為，進(jìn)而參與生命活動的進(jìn)程嗎？
2003年初，楊健去美國進(jìn)行博士后研究，開始嘗試用檸檬酸來開發(fā)可降解生物材料，不承想就是那一年提出的“好奇之問”和“無心插柳”，開辟出一個(gè)全新的領(lǐng)域。
“細(xì)胞都需要代謝，但不同細(xì)胞對代謝、能量的要求，在不同時(shí)間點(diǎn)上，都是不一樣的。細(xì)胞‘吃’進(jìn)后，檸檬酸可以調(diào)控細(xì)胞里的代謝，調(diào)控能量的獲取。因此，通過調(diào)控檸檬酸的攝入，我們就能影響細(xì)胞的這些行為，從而進(jìn)一步在更深層面上調(diào)控干細(xì)胞分化及免疫反應(yīng)，促進(jìn)骨骼再生、血管再生、神經(jīng)增生……”楊健解釋說。
檸檬酸魔法師的“外掛”之路就此開啟。楊健成為這一領(lǐng)域的開創(chuàng)者和引領(lǐng)者，創(chuàng)建了檸檬酸生物材料開發(fā)方法論，開發(fā)了一系列多功能檸檬酸生物材料，并將諸多發(fā)現(xiàn)付諸應(yīng)用，包括人體組織的再生與修復(fù)、生物影像、生物傳感器、汗液檢測、疾病診斷、癌癥藥物的控制釋放、癌癥藥物輸送的檢測、防偽加密等。
2020年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了兩款以一種名為POC的檸檬酸可降解材料制備的骨科植入器械，緊接著2021年FDA批準(zhǔn)了第三款基于POC的骨科植入器械。POC是世界上第一個(gè)也是目前唯一一個(gè)獲得美國FDA授權(quán)可在人體植入器械中使用的熱固性可降解合成高分子材料，而它，正是楊健的“作品”——從最初在美國西北大學(xué)做博士后開始，一路走到得克薩斯大學(xué)阿靈頓分校、賓夕法尼亞州立大學(xué)，經(jīng)過近17年的打磨，最終成功走向產(chǎn)業(yè)化。
用自己的研究讓世界變得更好，這一刻，楊健成就感滿滿。
科學(xué)機(jī)緣：偶然發(fā)現(xiàn)背后的必然邏輯
1974年生于江西萬載的楊健，中小學(xué)時(shí)期并非傳統(tǒng)意義上的學(xué)霸。大學(xué)前的他成績中上，但更享受與朋友們探索世界的樂趣。正是這種開放包容的個(gè)性，為他后來從事跨學(xué)科研究埋下了伏筆。
在南昌大學(xué)攻讀碩士期間，楊健在導(dǎo)師李鳳儀指導(dǎo)下完成首次科研啟蒙：為解決有機(jī)硅催化劑工業(yè)化難題，他獨(dú)自背著蛇皮袋輾轉(zhuǎn)江蘇工廠，這段經(jīng)歷讓他領(lǐng)悟到“實(shí)驗(yàn)室成果必須經(jīng)受現(xiàn)實(shí)考驗(yàn)”。2002年進(jìn)入中科院化學(xué)所后，師從生物材料泰斗王身國教授，他開始系統(tǒng)構(gòu)建生物材料研究體系。2003年赴美深造期間，導(dǎo)師Guillermo"Ameer的前瞻性思維進(jìn)一步拓寬了他的學(xué)術(shù)視野。
重要的轉(zhuǎn)折發(fā)生在2006年。當(dāng)團(tuán)隊(duì)試圖合成抗凝血材料時(shí)，一個(gè)偶然現(xiàn)象改變了研究軌跡——試管中的檸檬酸-氨基酸復(fù)合物在陽光下發(fā)出幽藍(lán)熒光。彼時(shí)學(xué)界普遍認(rèn)為，可降解高分子材料無法自體發(fā)光。這個(gè)被多數(shù)人忽視的“異常數(shù)據(jù)”，卻被楊健敏銳捕捉。歷時(shí)三年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在《美國科學(xué)院院刊》發(fā)表突破性成果：首次證實(shí)檸檬酸基材料具備本征發(fā)光特性，由此開創(chuàng)“自發(fā)光生物材料”新領(lǐng)域。該發(fā)現(xiàn)不僅使創(chuàng)傷修復(fù)可視化成為可能，更衍生出新型防偽加密技術(shù)。
“所謂科學(xué)機(jī)緣（scientific"serendipity），本質(zhì)是長期積累后的頓悟?！睏罱】偨Y(jié)道。從萬載縣走出的青澀學(xué)子到美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士，他始終保持著對未知領(lǐng)域的好奇：在學(xué)術(shù)會議上主動“搭訕”不同領(lǐng)域?qū)＜?，?jiān)持每周精讀文獻(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室永遠(yuǎn)為非常規(guī)實(shí)驗(yàn)保留資源。這種開放進(jìn)取的科研哲學(xué)，使其團(tuán)隊(duì)斬獲22項(xiàng)美國專利，其中15項(xiàng)完成技術(shù)轉(zhuǎn)化。
群賢畢至：西湖大學(xué)打造再生醫(yī)學(xué)新高地
早在西湖大學(xué)的前身西湖高等研究院成立時(shí)，楊健就開始關(guān)注了。“非常認(rèn)可這樣的辦學(xué)模式，施一公老師非常有情懷，學(xué)校、基金會的新聞也非常鼓舞人?！睏罱≌f。
通過開發(fā)系列代謝調(diào)控可降解生物材料來調(diào)控干細(xì)胞代謝和分化、做組織器官的再生，是楊健在業(yè)內(nèi)最早提出來的思路。從組織與器官的再生和修復(fù)、生物傳感器、生物影像到藥物輸送，再到疾病診斷……這些再生醫(yī)學(xué)的子領(lǐng)域，都是他的擂臺。
“生物材料是一個(gè)學(xué)科高度交叉和融合的領(lǐng)域，它也是一個(gè)永遠(yuǎn)做不完的方向，應(yīng)用也非常廣泛。我的特點(diǎn)是能夠把生物材料交叉結(jié)合到很多不同的學(xué)科領(lǐng)域，包括表觀遺傳、基因編輯、免疫治療、神經(jīng)工程、生物傳感、生物影像、干細(xì)胞分化的調(diào)控等，每一個(gè)交叉領(lǐng)域都很有前景?！?楊健說。
但他最終的夢想，是以檸檬酸為材料，完成人體復(fù)雜組織和器官的修復(fù)和再造。顯然，這不是一個(gè)人、一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)斗。
“人體里有很多復(fù)雜的組織，比如整個(gè)手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經(jīng)、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復(fù)其實(shí)目前都取得了不少突破，但要把所有這些部分整合成一個(gè)具有活力和功能的復(fù)雜組織，非常有挑戰(zhàn)性?！睏罱〗忉屨f。而這，正是他選擇西湖大學(xué)的意義。在西湖大學(xué)這個(gè)中國高等教育改革的試驗(yàn)田，這位檸檬酸“魔法師”正與全球頂尖學(xué)者共同書寫再生醫(yī)學(xué)的新篇章。
“中國是最適合強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、集中力量辦大事的地方，而西湖大學(xué)是助力我的夢想走向現(xiàn)實(shí)的最好平臺。”楊健愿意在這一群學(xué)者中，承擔(dān)軸承的角色——他對這樣的角色很熟悉，他曾作為主要發(fā)起人之一參與創(chuàng)建了美國華人生物材料協(xié)會，并擔(dān)任了4年的會長，懂得如何把相似科研領(lǐng)域的教授們集合起來，形成合力。
正如他在入職寄語中所說：在這里，群賢畢至，未來可期。
責(zé)任編輯：周瑩瑩
“人體里有很多復(fù)雜的組織，比如整個(gè)手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經(jīng)、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復(fù)其實(shí)目前都取得了不少突破，但要把所有這些部分整合成一個(gè)具有活力和功能的復(fù)雜組織，非常有挑戰(zhàn)性?！睏罱〗忉屨f。而這，正是他選擇西湖大學(xué)的意義。在西湖大學(xué)這個(gè)中國高等教育改革的試驗(yàn)田，這位“檸檬酸魔法師”正與全球頂尖學(xué)者共同書寫再生醫(yī)學(xué)的新篇章。
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因?yàn)闄幟仕岜旧泶嬖谟谌梭w中，是人體代謝的中間產(chǎn)物，它無與倫比的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠與人體“和諧共存”——“把它放到人體體內(nèi)，基本上不會產(chǎn)生慢性炎癥，而一般人工合成的高分子產(chǎn)品都會引起人體組織的排異反應(yīng)?！睏罱≌f。
那么，當(dāng)我們從體外“輸入”檸檬酸（即外源檸檬酸）時(shí)，又會發(fā)生什么情況？它會和人體內(nèi)自帶的檸檬酸一樣影響細(xì)胞的行為，進(jìn)而參與生命活動的進(jìn)程嗎？
2003年初，楊健去美國進(jìn)行博士后研究，開始嘗試用檸檬酸來開發(fā)可降解生物材料，不承想就是那一年提出的“好奇之問”和“無心插柳”，開辟出一個(gè)全新的領(lǐng)域。
“細(xì)胞都需要代謝，但不同細(xì)胞對代謝、能量的要求，在不同時(shí)間點(diǎn)上，都是不一樣的。細(xì)胞‘吃’進(jìn)后，檸檬酸可以調(diào)控細(xì)胞里的代謝，調(diào)控能量的獲取。因此，通過調(diào)控檸檬酸的攝入，我們就能影響細(xì)胞的這些行為，從而進(jìn)一步在更深層面上調(diào)控干細(xì)胞分化及免疫反應(yīng)，促進(jìn)骨骼再生、血管再生、神經(jīng)增生……”楊健解釋說。
檸檬酸魔法師的“外掛”之路就此開啟。楊健成為這一領(lǐng)域的開創(chuàng)者和引領(lǐng)者，創(chuàng)建了檸檬酸生物材料開發(fā)方法論，開發(fā)了一系列多功能檸檬酸生物材料，并將諸多發(fā)現(xiàn)付諸應(yīng)用，包括人體組織的再生與修復(fù)、生物影像、生物傳感器、汗液檢測、疾病診斷、癌癥藥物的控制釋放、癌癥藥物輸送的檢測、防偽加密等。
2020年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了兩款以一種名為POC的檸檬酸可降解材料制備的骨科植入器械，緊接著2021年FDA批準(zhǔn)了第三款基于POC的骨科植入器械。POC是世界上第一個(gè)也是目前唯一一個(gè)獲得美國FDA授權(quán)可在人體植入器械中使用的熱固性可降解合成高分子材料，而它，正是楊健的“作品”——從最初在美國西北大學(xué)做博士后開始，一路走到得克薩斯大學(xué)阿靈頓分校、賓夕法尼亞州立大學(xué)，經(jīng)過近17年的打磨，最終成功走向產(chǎn)業(yè)化。
用自己的研究讓世界變得更好，這一刻，楊健成就感滿滿。
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在南昌大學(xué)攻讀碩士期間，楊健在導(dǎo)師李鳳儀指導(dǎo)下完成首次科研啟蒙：為解決有機(jī)硅催化劑工業(yè)化難題，他獨(dú)自背著蛇皮袋輾轉(zhuǎn)江蘇工廠，這段經(jīng)歷讓他領(lǐng)悟到“實(shí)驗(yàn)室成果必須經(jīng)受現(xiàn)實(shí)考驗(yàn)”。2002年進(jìn)入中科院化學(xué)所后，師從生物材料泰斗王身國教授，他開始系統(tǒng)構(gòu)建生物材料研究體系。2003年赴美深造期間，導(dǎo)師Guillermo"Ameer的前瞻性思維進(jìn)一步拓寬了他的學(xué)術(shù)視野。
重要的轉(zhuǎn)折發(fā)生在2006年。當(dāng)團(tuán)隊(duì)試圖合成抗凝血材料時(shí)，一個(gè)偶然現(xiàn)象改變了研究軌跡——試管中的檸檬酸-氨基酸復(fù)合物在陽光下發(fā)出幽藍(lán)熒光。彼時(shí)學(xué)界普遍認(rèn)為，可降解高分子材料無法自體發(fā)光。這個(gè)被多數(shù)人忽視的“異常數(shù)據(jù)”，卻被楊健敏銳捕捉。歷時(shí)三年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在《美國科學(xué)院院刊》發(fā)表突破性成果：首次證實(shí)檸檬酸基材料具備本征發(fā)光特性，由此開創(chuàng)“自發(fā)光生物材料”新領(lǐng)域。該發(fā)現(xiàn)不僅使創(chuàng)傷修復(fù)可視化成為可能，更衍生出新型防偽加密技術(shù)。
“所謂科學(xué)機(jī)緣（scientific"serendipity），本質(zhì)是長期積累后的頓悟?！睏罱】偨Y(jié)道。從萬載縣走出的青澀學(xué)子到美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士，他始終保持著對未知領(lǐng)域的好奇：在學(xué)術(shù)會議上主動“搭訕”不同領(lǐng)域?qū)＜?，?jiān)持每周精讀文獻(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室永遠(yuǎn)為非常規(guī)實(shí)驗(yàn)保留資源。這種開放進(jìn)取的科研哲學(xué)，使其團(tuán)隊(duì)斬獲22項(xiàng)美國專利，其中15項(xiàng)完成技術(shù)轉(zhuǎn)化。
群賢畢至：西湖大學(xué)打造再生醫(yī)學(xué)新高地
早在西湖大學(xué)的前身西湖高等研究院成立時(shí)，楊健就開始關(guān)注了。“非常認(rèn)可這樣的辦學(xué)模式，施一公老師非常有情懷，學(xué)校、基金會的新聞也非常鼓舞人?！睏罱≌f。
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但他最終的夢想，是以檸檬酸為材料，完成人體復(fù)雜組織和器官的修復(fù)和再造。顯然，這不是一個(gè)人、一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)斗。
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“中國是最適合強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、集中力量辦大事的地方，而西湖大學(xué)是助力我的夢想走向現(xiàn)實(shí)的最好平臺。”楊健愿意在這一群學(xué)者中，承擔(dān)軸承的角色——他對這樣的角色很熟悉，他曾作為主要發(fā)起人之一參與創(chuàng)建了美國華人生物材料協(xié)會，并擔(dān)任了4年的會長，懂得如何把相似科研領(lǐng)域的教授們集合起來，形成合力。
正如他在入職寄語中所說：在這里，群賢畢至，未來可期。
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“人體里有很多復(fù)雜的組織，比如整個(gè)手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經(jīng)、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復(fù)其實(shí)目前都取得了不少突破，但要把所有這些部分整合成一個(gè)具有活力和功能的復(fù)雜組織，非常有挑戰(zhàn)性?！睏罱〗忉屨f。而這，正是他選擇西湖大學(xué)的意義。在西湖大學(xué)這個(gè)中國高等教育改革的試驗(yàn)田，這位“檸檬酸魔法師”正與全球頂尖學(xué)者共同書寫再生醫(yī)學(xué)的新篇章。
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