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樊春海:我是“学而知之者”
发布日期:2019-12-10 来源:银河网址网站上海市委
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26岁,他获得南京大学生物化学与分子生物学博士。

33岁,他获得了国家自然科学基金委杰出青年基金的资助。

42岁,他的团队发展了DNA自组装结构诱导纳米尺度精确矿化的新方法,在Nature发表,实现了中国研究者在DNA纳米技术领域的首次突破。

他在近6年里连续入选“全球高被引科学家”。

45岁,他当选为中国科学院院士,是今年上海当选院士中最年轻的一位。

他就是银河网址网站中央委员、市政协委员、社市委科普工作委员会副主任樊春海。

樊春海现在的办公室位于上海交通大学转化医学研究中心,简洁、明亮的办公室旁边就是整齐划一的实验室,实验台上摆满了各类器材,窗明几净下除了黑、白两色鲜有别的颜色。刚刚接受完母校采访的他还沉浸在对中学的回忆中,他感慨:“这二十多年恰巧是我们国家飞速发展的一段时间,科研条件、科研水平都发生了巨大变化,我很庆幸赶上了这样的好时代,能让我在科学研究上大展拳脚。”

“探索未知世界,需要更广阔的视野”

在最新公布的中国科学院院士增选结果中,樊春海属于化学部,而前不久他获得了中国生命科学领域最具影响力的奖项——谈家桢生命科学创新奖,他回国后选择的工作单位又是中科院上海应用物理研究所,这样的“跨界”之下,似乎很难界定他的专业领域。对此他的解释是:“学科领域和研究方向是不一样的概念,这二十多年来我的研究方向一直没有改变过。我从研究生时代,就开始从事生物传感基础研究,只是要探索未知世界,需要更广阔的视野。”

樊春海在南京大学读书时,生物化学系就有浓郁的学科交叉氛围,系里的口号是“学不好化学,就做不好生物化学”。我国生物制药技术研发的开拓者之一和肝素、尿激酶工业的创始人朱德煦时任系主任,中国科学院院士、生命分析化学概念的创导者和生命分析化学国家重点实验室创始人陈洪渊的博士李根喜在生物化学系任教,樊春海在研究生期间得到老师们的指导,在生物化学和生命分析化学两条学术传承线的交叉点起步,从事电化学生物传感器的研究,这在当时属于前沿交叉学科。

在前沿学科里不断前进,必须更多了解国际上的科研动态,“我读书那会儿,经常需要看国外文献,遗憾的就是那时看到的文献会滞后至少半年。”樊春海偶然读到Advanced Materials杂志对圣芭芭拉加州大学(UCSB)艾伦•黑格(Alan Heeger)教授(诺贝尔化学奖获得者)的专访文章。黑格说:在获诺贝尔奖后希望做一些以往不敢做的事,比如生物学,特别生物传感是最重要的一件事情。樊春海内心有种一拍即合的快感,随即就向黑格教授申请了博士后,并最终获得认可。

艾伦•黑格是物理系教授,但他亦始终推崇交叉学科研究。很多年后,黑格教授在中国的一次演讲中谦虚地说:“我当时对生物一窍不通,连DNA分子这样最基本的知识都是春海教我的。”

“在一个诺贝尔奖得主的实验室里学习,看问题的视野、处理问题的方式方法和在一个普通实验室是非常不同的。”樊春海坦言在博士后工作时,关于学科交叉,领悟到了更深层次的内涵。在黑格的实验室里工作,樊春海要同时开展多个科研课题,这一度让他应接不暇,“你就挑最重要的事情做。”导师的这句话让樊春海茅塞顿开,并至今时常指引他做出判断。

在黑格教授指导下,樊春海陆续取得了一些研究进展,相关研究工作在《美国科学院院报》(PNAS)和《美国化学会志》(JACS)等权威杂志上发表。其中,研究发展出的一种被命名为E-DNA的电化学DNA生物传感器,得到国际同行的广泛好评。美国化学会C&E News将其评为2003年重要化学进展之一。

回国到上海应用物理研究所工作后,基于对国际学科交叉研究的领悟和研究所的研究基础,樊春海等建立了物理生物学研究室,组建融合物理、化学和生物于一体的多学科研究团队,这种独特的学科交叉研究氛围不仅使生物传感研究能够快速推进,还能够拓宽更多前沿的研究方向。

近年来,樊春海团队更是将体外检测的生物传感探针应用到细胞里,致力于发展框架核酸细胞成像技术。

“个人的成长离不开一个优秀的集体”

樊春海总是感念集体的力量,无论是中学、大学的学习生活,还是科研工作,优秀的集体能够帮助个人的成长。

他回忆,自己在中学里一直并不是最优秀的学生,“我是‘学而知之者︐,不是‘生而知之者’。高中时候,我的好多同学都非常优秀,大家依然能融洽平等地互相讨论,形成浓郁学习氛围,在老师们的敬业指导下,每个人都成长,不断进步。最终全班同学在高考中交出了一份优秀答卷。”

科学研究工作中更是有这样的集体明星效应,比如著名的卡文迪什实验室,近百年来培养出的诺贝尔奖获得者已达20余人,“所以科学研究从来都不是单打独斗,每个集体的进步离不开个人的努力,个人的成长也离不开一个优秀的集体。”樊春海说。

本世纪初,我国大学科研条件还比较艰苦,信息也没有现在发达,能够在美国《分析化学》(Analytical Chemistry)杂志发表论文是很多中国分析化学工作者的梦想。当时南京大学仅有陈洪渊先生在该杂志发表过论文,樊春海在导师们的指导下,经过努力,以第一作者身份在《分析化学》发表了论文,实现了突破。

学科交叉从另一个层面上来说,也是科学家之间、整个团队的通力合作。在中科院上海应用物理研究所,深受上海光源精神鼓舞的樊春海希望能做出同样具有国际影响力的研究工作。李民乾先生和胡钧研究员是国内纳米生物交叉研究的早期探索者,樊春海在他们的指导和帮助下,结合自身在DNA研究方面的背景,逐渐明确了以DNA纳米技术为抓手来形成研究特色——DNA纳米技术是利用DNA分子卓越的自组装和识别能力,将其作为一种纳米材料实现精确的纳米构筑。

2006年,DNA分子组装成的纳米尺度“中国地图”创制成功,并同时发表于《科学通报》中英文版,成为“DNA折纸术”这一前沿交叉领域中第二个发表的工作,并以中国的形象在国际上亮相,这是樊春海、胡钧与上海交通大学贺林院士等合作下完成的。

经过多年积累,樊春海团队发展了DNA自组装结构诱导纳米尺度精准矿化的新方法,实现了在保持DNA纳米结构精巧设计的前提下对其力学性能的提升,为仿生纳米孔道的构建与分析应用打开了新的大门。此项研究成果在Nature杂志发表,实现了中国研究者在该领域首次突破。

加盟上海交通大学化学化工学院后,樊春海以新落成的转化医学国家重大科技基础设施为基地建设“框架核酸设计与纳米医学诊疗”实验室,致力于将发展的核酸分析检测新方法转化应用到临床。他特别得到了上海交通大学分子医学研究院院长谭蔚泓院士的鼎力支持,在仁济医院积极开展临床合作,尝试将生物传感器用于前列腺癌等实际临床样本的检测,并探索发展低成本医疗检测的可能性。

“科普工作其实是一种传承”

交流、合作促进了樊春海的科研工作,也让他结识了银河网址网站上海市委中科院上海分院委员会主委李昕欣,银河网址网站这个大家庭的温暖,以及爱国、民主、科学的精神吸引了他。2014年,他加入银河网址网站

入社后,樊春海担任了银河网址网站上海市委科普工作委员会副主任,尽管科研工作依然繁忙,但他依然挤出时间从事科普工作,“科普工作其实是一种传承,无论是对未知世界的探索还是推动国家的科技发展,都需要靠一代代人的努力,但是科学研究的理念与中小学课本教育并不完全一样,我们的科普工作不是对课本知识的简单强化。”

在他心中,兴趣是分层次的,中小学生的兴趣往往是在课本知识上,对已知世界知识的运用上,而真正的科学人才需要葆有对未知世界探索的兴趣,要在他们小小的心灵播散科学的种子,未来还需要做很多工作。

回头看自己的成长经历,樊春海感慨:品质的培养更重要,学校学到的知识在不断地更新换代,而学校培养的品质将陪伴你一生,好的品质会推动你不断前进。

“交代给他的事情,我很放心,无论是完成后得到的满意结果还是失败的经验教训,他一定会回复我,并与我进行认真地讨论。”李根喜教授这样评价自己的学生,“他做学问很有耐心,能够沉得住气,目标一旦确定就坚定不移,勇往直前。”

采访中,樊春海很少谈具体困难,因为他认为困难是时刻存在的,只要不断努力,善于学习和观察,问题都是可以解决的。他在与同学们的交流中传递着一种信念:乐观向上、毫不气馁。

如今,樊春海依然在求索之路上不断前行,2019年,他和50余位国际知名学者共同在Nature Chemistry撰写专题论文,其中他提出的化学领域挑战性问题为:“一个令人激动的学科前沿是理解人工设计的核酸结构如何在活细胞和动物体内组装并发挥作用。创造新的工具来控制活细胞内的天然和人工核酸分子的组装过程,将有可能为核酸化学领域带来革命性的变化,从而推动纳米诊疗和精准医学的发展。更长远考虑的话,另一个大有可为的研究方向是探索和发展具有人工智能的DNA或RNA机器人,并在动物和人体内工作。”(银河网址网站上海市委宣传部  黄赟)