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中国科学院院士赵宇亮:探索纳米小天地 改变宏观大世界

2025-06-24 19:57 南充市融媒体中心

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人物档案

赵宇亮,1963年出生于南充县金凤区仁和公社(现南充市嘉陵区吉安镇),中国科学院院士、发展中国家科学院院士,现任中国科学院纳米生物效应与安全性实验室主任。1985年毕业于四川大学化学系,1999年在日本东京都立大学获博士学位。

在日本期间,他与同事们一起发现113号新元素(Nh),成为元素周期表中亚洲人发现的唯一新元素。2001年通过海外人才引进计划回国,提出并开展纳米安全性研究,是国际上最早开展纳米毒理学研究的几位学者之一。

他开辟了我国纳米毒理学与纳米安全性研究领域,率先建立并突破了该领域定量分析方法学瓶颈、部分方法被ISO/IEC颁布为国际标准分析方法,被160多个国家采用;率先揭示了纳米生物学效应的重要化学机制;提出反向应用纳米毒理学性质的新思路,设计纳米颗粒表面去调控肿瘤微环境,实现“监禁肿瘤”(非杀死肿瘤细胞)的肿瘤低毒性治疗新方法,产生了重要国际影响。

迄今发表SCI学术论文600余篇,被引用约8.8万次。获中国、美国、日本、欧盟的授权发明专利132项。研究成果获“国家自然科学奖”二等奖2项、TWAS化学奖、何梁何利科技进步奖、中国毒理学杰出贡献奖等。

学生时代的赵宇亮。受访者供图

纳米科技——在20世纪80年代才开始兴起的一个新兴科技领域,经过短短几十年的发展,纳米科技已经广泛应用于信息技术、人工智能、新能源、新材料,以及大健康与新医学等诸多领域。纳米技术所产生的变革性影响,已经带来了诸多新技术、新方法,新产业,推动新质生产力发展,推动人类科技变革。

神奇的纳米世界吸引了中国及全世界众多科学家积极探索。在过去的20多年里,我国纳米基础研究已经部分处于国际领先水平,应用研究与成果转化成效也已显现。在推动我国纳米科技发展历程中,中国科学院院士、发展中国家科学院院士、中国科学院纳米生物效应与安全性实验室主任赵宇亮是重要开拓者之一。

赵宇亮,从南充农村走出的杰出科学家。20多年来,他专注纳米科学研究,从零开始开辟了纳米毒理学这一研究领域,又从零开始进入纳米科技成果转化领域。“富有挑战性的问题是科研工作的乐趣,要做就选择科学意义更大、社会意义更大的研究去做。”对科研,赵宇亮始终保持着一颗“赤子之心”。

2024年8月,赵宇亮回到家乡南充,他在川北医学院附属医院开展科普讲座,回到母校白塔中学分享自己的科研人生故事,并接受家乡媒体采访,畅谈纳米技术的未来发展前景。言谈之间,有说不完的故乡情,叙不完的科学事,道不尽的报国志。因为这份乡音与乡情,原本深奥难懂的纳米技术,仿佛也变得亲切可爱了起来。

赵宇亮在川北医学院附属医院开展科普讲座。南充市融媒体中心记者梁洪源摄

一件小事 被老师推选为班长

2024年8月中旬,虽已立秋,气温依然居高不下。赵宇亮回访母校白塔中学那天,南充最高气温38℃。一到白塔中学,赵宇亮顶着烈日行走在校园里的各个角落,掩映婆娑的绿树,沁人心脾的花香,古朴厚重的文化墙,让他陷入了久远而幸福的求学回忆。

在一块展板上,赵宇亮看到老教学楼的照片,激动不已。“当年就在这个教室里读书”“那个方向原来有一个小门”……回忆涌上心头,赵宇亮无限感慨。漫步白塔中学校园,赵宇亮感受着百年白中的勃勃生机和校园的崭新气象。他感叹白塔中学的学风和教育理念非常宝贵,在母校的经历是他人生中宝贵的财富,也是一路成长的动力。

1979年至1981年,赵宇亮就读于白塔中学。在读高中期间,他担任班长,热心班务工作,对待同学友善,是老师的得力帮手。在与白塔中学师生交流时,赵宇亮分享了这样一个故事。当年读高中时,他在班上成绩并不算好,但是班主任朱映全老师却推选他当班长,因为有了班长这个“职务”,他感觉自己有了压力,于是拼命学习,并积极为班集体做事,一年之后,他的学习成绩赶了上来,并名列前茅。

当时,赵宇亮并不明白朱老师的用意。两年后高中毕业时,赵宇亮找到朱老师寻求答案。朱老师告诉他,“在入学的第二天,班上打扫卫生,你表现得最积极,也是干得最多的学生,所以就推选你当了班长。”

因为一件不起眼的小事,老师发现了赵宇亮身上的闪光品质。“他来自农村,人很朴实,很勤奋,老师和同学对他印象都很好。”在一次采访中,朱映全也曾回忆:“入校时,赵宇亮成绩不是很突出,他完全靠自己的勤奋,成为全校的尖子生,最后考上了四川大学。”

“当年白塔中学在原南充县共招收100名学生,我和赵宇亮一起从嘉陵区农村考入学校,分在了高81级2班。”赵宇亮的同窗好友易连斌说,那时高中只读两年便要参加高考,几乎每天晚上他和赵宇亮都是挑灯夜战,在晚自习后仍坚持到教研室自学,直至凌晨才回寝室休息,其刻苦努力超乎常人。

凭着坚持不懈地学习,赵宇亮最终以优异的成绩考取了四川大学化学系。谈及家人、亲友、高中恩师,赵宇亮这样说:“我一路走来,能取得一些成绩,多谢母校和老师们的培养。同时,感谢父母的养育及亲友们的关爱。”

从土生土长的农村娃,到走向全国、走向世界的杰出科学家,赵宇亮如今成为了南充人民和白塔中学的骄傲。饮水思源,他始终不忘母校老师们的培养和教导;激励后辈,他为南充的莘莘学子树立了榜样。

2021年9月,赵宇亮在写给母校白塔中学同学们的一封信中说:希望同学们尽早做好准备,坚定不移地朝着“创造型人才”方向前进,成就你们人生的未来,也是国家强盛的保证。“赵院士的鼓励和教诲,如明灯照亮了我前行的道路,我们定当不负期望,立高远之志,行勤勉之路,努力成为国家所需的人才。”白塔中学高2021级8班学生于艺英如是说。

一次转身 走入纳米毒理学领域

1985年,赵宇亮从四川大学化学系放射化学专业毕业,进入中国核动力研究院从事核燃料燃耗的放射化学分离与质谱分析研究。1989年,他到日本原子力研究所进修,从事放射免疫分析研究,后在日本东京都立大学获硕士、博士学位。

在国外从事核化学研究工作,赵宇亮和团队成员一起发现了113号新元素Nh(鉨),成为元素周期表中亚洲人发现的唯一元素。元素周期表中每一个元素的位置决定了物质的结构,结构决定性质,性质又决定用途。因此,如果一个人能发现一个新元素,能在元素周期表加上一位“新成员”,他便可以自豪地告诉子孙后代,他的科研生涯里作出了已被历史记载的贡献。

但赵宇亮不甘于此,他要做更具挑战性的工作。

在日本留学期间,所见所闻都给赵宇亮留下了不可磨灭的印象。有一次,赵宇亮参观了日立电视机生产线,在他眼前展示的,是从前在科幻小说中看到的情景:巨大的车间中,除了几位参观者,就是无人操纵自动装备的机器人。“原来我们的差别这么大,原来别人已经走得这么远。”赵宇亮说,正是中日科研上的巨大差距,激发了他一生做科研的坚定信念。

2001年,赵宇亮入选中国科学院“百人计划”,回国进入中国科学院高能物理研究所工作。在一次学术会议上,他与其他科学家交流发现,大量人工合成纳米材料的生物学性质很少有人研究。那么,纳米技术和纳米材料是否也有安全性问题?带着疑问,赵宇亮搜索资料发现,不仅国内没人研究纳米材料的安全性,全世界也鲜有人关注。

“既然没人做,那就由我来做这件事。”赵宇亮说:“当时,我觉得这是具有重大科学价值的研究方向,于是马上就从核化学转向了纳米安全性研究。”

这一次转身,赵宇亮走进无人问津的领域。2003年,在一次会议上,当他提出“纳米安全性”(纳米毒理学)一词,其他专家纷纷质疑,从来没听说过纳米技术和纳米材料还有安全性问题。

“当时这是一个从未涉足的领域,大家都在研究纳米技术的应用,我却对它的安全性提出了疑问”。面对重重质疑,赵宇亮依然坚定了自己的选择,“就像是人们对电的认识一样,当你不知道如何使用它的时候,那它是危险的,只有人们知道如何安全应用纳米材料,才是保证纳米科技发展的关键。”

缺乏理解和支持,赵宇亮并不灰心。他反而认为,被人“泼冷水”是好事,更能启发思维向多角度、多维度转变。为减少学术界对概念的误解,他想到“纳米生物效应”一词。“生物效应”具有辩证性,既有利也有弊,相比于“安全性”的表述,更容易得到学术界认可。

一路走来,赵宇亮在纳米毒理学领域孜孜以求、硕果累累。作为国际上最早开展该领域研究的学者之一,他从明确研究方向到创建重点实验室,开辟了研究纳米毒理学与纳米生物安全性研究的道路。在国际上,他建立定量分析方法,被ISO/IEC定为国际标准,推广到160多个国家。2005年底,他写出教科书《纳米毒理学》的框架,并邀请了11个国家的科学家共同撰写。2007年,由中国人领衔编著的纳米毒理学领域第一本教科书《纳米毒理学》在美国出版。

纳米毒理学揭示了纳米尺度物质在体内的吸收、分布、排泄、代谢和毒性的现象和规律。赵宇亮介绍,现在纳米生物效应与安全性研究已经在全球科学界形成共识,许多科学家正在研究如何安全地使用纳米材料,如何将纳米材料的新性质新功能用于临床诊断和治疗,造福人类生命健康。

一个决定 担当科技创新链的桥梁

智能手机、芯片技术、新能源汽车电池、纳米药物、mRNA新冠疫苗,高端化妆品……种种“纳米产品”在市场上随处可见,纳米技术早已进入我们衣食住行各个领域。

那么,纳米究竟是什么?

纳米,跟米、厘米、毫米一样,是一个尺度单位。只是它所指代的长度极小,1纳米等于十亿分之一米,相当于头发丝直径的五万分之一。赵宇亮打了个比方——如果将直径1纳米的小球放在乒乓球上,就相当于是把乒乓球放在了地球上。

“纳米虽然只是一个尺度单位,但纳米科学与技术却远非尺度问题。”赵宇亮说,“我们平常用的手机,就包含了用100多项纳米技术制成的部件或材料,智能手机中包含9项诺贝尔奖技术,其中8项与纳米技术有关。”

纳米科学与技术涉及人们衣食住行的方方面面,其研究成果往往能作用于各领域。尤其是在医疗健康方面,纳米技术催生新的诊疗技术和方法,推动人类健康技术的发展和变革。

赵宇亮团队利用“纳米碳管在生物体内快速扩散”这一现象,让纳米机器人在人体内递送药物,构建纳米机器人的药物递送系统。药物递送类似于寄快递,把地点填好后,药物载体就会充当“快递员”,把需要的药物送到肝脏、肾脏、脾脏、肺等疾病发生的地方。目前在全世界正在研发的药物载体中,可注射纳米机器人是最先进的一种。

可注射纳米机器人在体内进行药物递送,既可以做疾病诊断,也可以做治疗,这是人类健康的福音。赵宇亮表示,智能化是人类技术发展的基本方向,从今往后50年甚至更长的时间,人类的科学技术会把我们所用的生产工具、生活工具、医疗工具、娱乐工具等都智能化。在这个过程中,纳米技术作为底层技术,是智能社会的技术基础。

经过几十年的研究,在纳米基础研究和应用基础研究领域,中国是全球最活跃也是最有影响力的国家之一。到2020年,中国纳米科技累计申请专利已超过30万件,论文发表数量和质量排在全球第一,但在纳米科技成果转移转化方面还有很大进步空间。

赵宇亮介绍,科技创新链可分为9级,1~3级是基础科学研究,4~6级是成果转移转化,7~9级是企业研发的产品和商品。“1~3级是科研人员的事情,7~9级是企业界的事情,而4~6级很少有人在做。”

为将科学发现转化为实际的生产力,让科研成果从实验室走进千家万户,赵宇亮义无反顾,迎难而上,跳出深耕30多年的基础研究领域,决定自己化身工程师,在论文和产品之间架起4~6级创新链连接的桥梁。

2019年12月18日,这是一个值得铭记的日子,广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院(以下简称“广纳院”)成立。作为创始院长,赵宇亮认为,广纳院的主要任务是补齐中国科技创新链的4~6级短板。

目前,广纳院围绕纳米医药等领域布局了免疫检测、纳米疫苗佐剂、纳米抗菌、纳米机器人等在内的22个关键共性核心纳米技术项目,已具备把纳米研究成果转化变成技术、产品,把科学家个人能力变成国家能力的动能。

从踏入纳米毒理学的“无人区”,到把科研成果真正写在祖国的大地上,赵宇亮始终走在追求科学真理和造福国家人民的大道上,书写了一段又一段精彩的人生答卷。

纳米虽小天地宽。面对未来,赵宇亮说:“科研只有起点,没有终点;科研也不是短跑,而是一场无尽的马拉松接力赛。”

■院士访谈

赵宇亮:希望为家乡新质生产力发展贡献力量

在家乡开展大型科普活动、支持川北医学院附属医院的发展、写信勉励家乡学子……近年来,赵宇亮持续关注家乡发展,他发挥自身专长,为家乡建设贡献力量。在赵宇亮回到南充期间,记者与赵宇亮面对面,聊成长之路,也谈家乡发展。

赵宇亮接受南充市融媒体中心记者专访。南充市融媒体中心记者梁洪源摄

记者:赵宇亮院士团队国内第一个院士工作站设在川北医学院附属医院,目前该站工作进展如何?

赵宇亮:这个院士工作站,主要是把基础科学研究和临床需求相结合,一方面我们来讲学,另一方面川北医学院不定期选派有科研潜力的年轻优秀科技人员到国家纳米科学中心研修深造,为南充医疗卫生科技发展培养高水平人才。工作站2018年成立后,以肿瘤成像和靶向载药的诊疗一体化纳米药物的研究为研发重心,为国家医药领域中纳米技术提供基础理论支持、前沿核心技术、人才队伍支撑,研发一批术中导航、药物治疗中所需的新型纳米材料。尽管院士工作站已经结束,我将长期支持川北医学院附属医院科研工作,为家乡科技创新发展作出贡献。

记者:你曾说“勤奋是最好的智慧”,作为南充走出去的杰出科学家,结合你的人生经验,有哪些想对家乡学子说的话?

赵宇亮:南充是一个人杰地灵的地方,特别注重教育,也走出了很多优秀的人才。正是因为在南充受到了良好的教育,打下了扎实的基础,才有我后来的一路成长,所以我希望我们的青少年学生能够追求科学、追求理想、追求卓越,胸怀大志、立志高远,把为家乡、为国家的发展作为自己的人生目标。

记者:你创作的《纳米之歌》鼓舞了很多人,能谈一谈创作背后的故事吗?

赵宇亮:如何将一群志同道合的纳米科技工作者聚集在一起?歌曲可能是其中一个非常重要的载体,一种创新的方式。为歌曲作词是第一次,当时既期待又无从下手,差不多将近两周的时间,都在思考其主题思想。两周后的一个清晨,当看着窗外车水马龙行人匆匆,脑海里不断闪现中国纳米科技者日夜兼程、风雨无阻的画面,一刹那灵感迸发完成了歌词创作。这首歌正是表达了中国纳米人在中国纳米谷为人类创造新的知识、新的技术、新的产品,为国家科技创新的未来作贡献的赞美之情。

编辑:余凤

责任编辑:陈翠

编审:吴山冠

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