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学校新闻 奋斗者① | 湖北中医药大学张国军教授:至诚报国,追寻心中的“纳米梦”!

2022年04月06日 15:29 校党委宣传部 点击:[]

奋斗开新局,实干赢未来。已经启程的2022年,是党的二十大召开之年,是学校实施“十四五”发展规划重要推进之年。征途漫漫,惟有奋斗。每一个创业的春天,每一段奋斗的征程,都在为珍惜机遇、追梦圆梦蓄力。为进一步凝聚团结奋进合力,官微特开设“奋斗者”专栏讲述新时代的湖北中医药大学人埋头苦干、勇毅前行、超越自我的奋斗故事,展示可信可爱可敬的中医药大学人形象,以激励全体师生医护员工与身边先进典型、榜样一起出发,只争朝夕、攻坚克难,向着建设一流中医药大学和一流中医院的新征程不断迈进,共创湖北中医药大学更美好的未来。


今天,让我们从欢迎来公海欢迎来赌船701院长、纳米生物传感中心主任张国军教授的事迹中,感受奋斗者的力量与担当。






在2021年度湖北省科学技术奖评选中,张国军教授团队主持的项目“纳米场效应晶体管生物传感器在疾病诊断中的应用”获2021年度湖北省自然科学奖二等奖,实现学校自然科学奖二等奖零的突破。



2012年以来,张国军教授团队针对临床重大疾病早期诊断的需求,提出了一种操作简单的石墨烯场效应晶体管生物传感器制备新方法,通过构建高效纳米生物传感界面,进一步提高检测的灵敏度,实现对各类疾病相关的标志物(蛋白质、核酸等)高灵敏、高特异检测,相关论文入选ESI高被引用(Top 1%)论文。团队在此基础上研制的“sample in-answer out”检测微系统,集样品前处理和检测于一体,只需一滴手指血即可实现对疾病相关标志物快速检测,样品需求量少,检测时间短。这一系列突破性研究成果,为疾病早期诊断提供了新的检测思路,具有重大意义和广阔的应用前景。



治学严谨,成果丰硕,谦逊随和……张国军教授是学生眼中的严师,是团队心中的“暖男”,是令师生钦佩的“科研达人”。他入选2021年度“全球顶尖前10万科学家排名”榜单,在全国检验医学领域国际论文学术影响力排名中位列第二,享受国务院政府特殊津贴,先后获评“湖北省有突出贡献的中青年专家”、湖北省“师德先进个人”、“荆楚好老师”等荣誉,入选湖北省医学领军人才培养工程。


但在张国军看来,自己只是一名普通的教师,一个在纳米微观世界里不断前行的探索者,他所做的一切,只为追寻心中的“纳米梦”,让纳米技术能真正应用于疾病诊断和中医药领域,形成一批有特色的科研成果逐步走入国际视野。


01
十年:从0到1000万



祖国生我、养我,我事业的根应该在中国!



2011年,张国军受聘为学校特聘教授。回国前的十年间,他先后在德国Institute of Photonic Technology Jena、日本早稻田大学、新加坡微电子研究院从事纳米生物传感技术在疾病诊断中的研究和应用工作,已经颇有成就,获得了国际专利3项,主持新加坡国家级项目2项,在国际知名杂志上发表过30多篇论文。接到学校邀请后,他毅然决定放弃国外优厚待遇,回到祖国,投身中医药事业。



刚到学校,一切都得从零开始。“当时我最关心的,就是能不能搭建一个好的平台,让我专心做自己喜欢的事。”很快,张国军心中的顾虑被打消了。学校先后拿出四间实验室作为纳米生物传感中心实验室,同时拨出专项科研启动经费,用于购置开展实验所需的各种仪器设备。“科研条件和环境远远超出了我的预期。”张国军说,“实验室建得好、建得快,全得益于学校的关心和支持。”


如今,纳米生物传感中心实验室已近500平米,正立数字材料显微镜、半导体特征分析仪、奕叶探针台、荧光分光光度计、表面等离子共振仪、表面声波分子互作分析仪等设备全部到位。同时,团队特别注重人才培养,从国内重点高校相继引进多名博士,形成了共7人的核心教师团队。2015年从武汉大学引进的李玉桃博士,2019-2021年分别在美国堪萨斯大学和佛罗里达大学从事博士后研究,2021年回国后入选湖北省“青年拔尖人才”计划。2021年团队又成功引进从美国田纳西大学获得博士学位的“楚天学子”梁纯子博士。目前,纳米生物传感中心已形成了一支梯度结构合理、学科背景互补、青年人才辈出,在国内有一定影响力的交叉科研团队。


十年来,团队深耕纳米生物传感领域,发表论文100多篇,其中SCI论文70余篇,影响因子大于10以上的15篇,大于5以上的40多篇;获批国家自然科学基金资助10项,其中,面上项目7项,青年科学基金3项,还有省级及其他合作项目多项,累计获资助经费近1000万元。



02

追梦:纳米技术+多学科=∞



我和团队有一个梦想,就是将纳米技术与生物传感技术结合,应用于疾病的早期诊断。



张国军举例说,对于癌症等重大疾病,很多病人发现时已是中晚期,需进行手术治疗,治愈率较低。如果研制出一种小型便携式装置,能直接从体液中检测生物标志物,对疾病进行早期预警,这样就可以尽早干预治疗,提高患者存活率。


来校后,张国军一直带领团队开展“石墨烯场效应晶体管生物传感器的研制及其在疾病诊断中的应用”等方面的研究。传统的血液检测,样品需求量大、成本高,而且耗时。采用石墨烯场效应晶体管生物传感器不仅减少了样品需求量(几个微升),而且能显著提高灵敏度,大幅缩短检测时间,为患者争取宝贵的治疗时间,又能节省成本。在团队努力下,研究结出了累累硕果,《基于石墨烯场效应晶体管生物传感器的心衰早期检测研究》获批国家自然科学基金面上项目,《一种石墨烯场效应晶体管生物传感器的制备方法》获国家发明专利,发表了多篇高水平SCI论文。新冠肺炎疫情期间,张国军带领团队全力投入新冠病毒的快速检测研究,在影响因子大于10的国际知名杂志《Biosensors & Bioelectronics》发表相关论文,并受邀在美国碳材料学会召开的“碳材料科学与技术抗击新冠肺炎”国际会议上作大会主题报告,重点介绍了石墨烯场效应晶体管生物传感器在埃博拉病毒及新冠病毒检测中的应用,受到了专家们的关注。


张国军的另一梦想,是将纳米生物传感技术运用于中医药,“纳米针灸传感针”正是团队探索将现代化纳米技术与传统中医针灸有机结合的有益尝试。



为了阐明针灸治病机理,2014年开始,团队与针灸骨伤学院合作,采用电化学方法,在针灸针尖表面分别修饰不同的纳米材料,构建纳米针灸传感针,用于针刺前后穴位信号分子的实时监测,为研究针灸治病的分子机制提供了一种新方法。该技术开创全球首例,相关成果获国家发明专利,并连续发表多篇高水平SCI论文,引发了国内外广泛关注。目前,团队制备的纳米针灸传感针已实现了鼠脑多种神经递质的实时监测,为原发性高血压、抑郁症、精神分裂症、神经退化性疾病的发病机制提供佐证。团队目前正在和日本早稻田大学合作,在纳米针灸传感针上集成自供电系统和无线传输模块,以实现直接在手机上读取信号。


03
同心:实验室是我们的“family”



做科研最大的乐趣,就在于研究的是未知的东西。你不知道结果是怎样,只能一步一步探索。



近年来,张国军指导实验室青年教师、研究生、本科生频频在国际顶尖学术杂志上发表SCI论文,指导本科生获湖北省“挑战杯”大学生课外学术科技作品特等奖、全国大学生生命科学竞赛一等奖等荣誉,在张国军言传身教的带动下,大家同心干、一起拼,科研捷报频传。他常挂在嘴边的一句话就是,我们实验室就是一个“family”,而大家总爱亲切地称他为“老张”。



为培养形成浓厚的科研氛围,团队定期召开“两会”,即每月一次的教师例会和每周一次的学生例会。会上,大家轮流做报告,分享解读国际权威学术期刊新近刊登的论文,汇报各自的实验进展,明确下一步方向。无论多忙,张国军都会参加例会,现场点评报告,提出改进意见。每逢“申报季”,张国军都会提前动员,鼓励大家做好课题构思,组织团队开展专题讨论,共同对申报项目成员的申报书、PPT等提出建议和意见,申报书最后提交之前,团队成员之间相互帮忙检查、校对文本。年初,团队制定文章发表任务,成员按照时间表完成任务,年末进行考核并总结。在实验室的外墙上,张贴有近期研究成果,每隔一段时间,张国军都要求有新进展“上墙”,这也促使师生们不断钻研,攀登新高。


每每收到学生发来的论文初稿,张国军都会第一时间修改回复,即便是工作时间抽不开身,下班回到家的他也会尽快把文章改好。他说,学生在前期探索时,肯定会遇到一些不懂的问题,这就需要勤动脑、查资料,这个过程其实就是培养学生的独立思维和学习能力,但老师也要及时引导,让学生感觉到有老师和他们在并肩作战,更能激发他们奋进的勇气。


团队里,不管大家遇到实验问题还是生活问题,张国军都会给予指导与鼓励,让大家安心投入科研。他把年轻老师当成家人,把学生当成自己的孩子。鼓励大家既要坚持自己的研究方向,又要相互合作,互相融通。团队围绕生物传感在临床疾病诊断中应用这条主线,每位团队成员又有自己相对独立的方向,如电化学、纳米孔、荧光、场效应晶体管、表面声波等。“我们5个老师带的学生是互通的,每个学生都可以来找我们任何一个老师请教问题、指导实验,学生认了一个导师,相当于有了5个师傅。”团队成员李玉桃副教授说。


为了培养更多复合型人才,张国军面向全校硕士研究生开设《生物传感与中医药学》课程。团队2019级中药学博士研究生李听弦,正是以此为契机,开启了纳米生物传感+中药学的探索之旅。初到课题组的李听弦在生物传感领域的基础知识薄弱。在张国军的指导下,她以肿瘤外泌体标志物检测为切入点,建立了新型碳纳米管场效应晶体管生物传感器,成功监测中药活性成分对乳腺癌外泌体生物标志物的调控。因为没有英文论文写作经历,第一次投稿时,张国军从论文思路到数据处理、再到写作语法,前后给了李听弦14版修改意见,历时两个半月的修改后,论文最终发表于美国化学会(ACS)旗下顶级杂志《Analytical Chemistry》(一区,影响因子:6.986)。得知李听弦有继续深造的愿望,张国军为她积极联系北京大学课题组,鼓励她申请博士后。李听弦说,在科研之路上,张老师就是那个在前方举着火把给我们温暖的人,带领大家坚毅前行,勇敢追梦。



奋斗者自述

                                  张国军:唯有奋斗可期待

2011年7月,我正式受聘到湖北中医药大学工作。归国前,作为游子,我始终关注着祖国的发展变化。我出生在“站起来”之后的新中国,成长在“富起来”的改革征途上,目睹国家改革开放取得的伟大成就,我感到无比骄傲和自豪。在这个时候,湖北中医药大学向我伸出橄榄枝,我毅然决定回到祖国,投身充满无限生机的中医药事业。


在学校的支持下,纳米生物传感中心不断建设发展。屈指算来,我回国已10余年,正好赶上了一个伟大的新时代。我的中国梦就是要让纳米技术真正应用于疾病诊断和中医药领域,产出一批高含金量的科研成果,迈步进入国际视野!


在学校加快发展、高质量发展的今天,作为教师,我要言传身教、悉心育人;作为学校医学检验学科带头人和科研团队带头人,我要继续立足岗位,弘扬唯干唯实、善作善成的精神,为学校学科建设、高层次人才引进等工作积极贡献力量;作为科研工作者,我要潜心钻研,大胆创新,转化科研成果造福民众,这是对选择回国投身中医药事业的庄严承诺,更是对初心使命的最好诠释。


受党的感召而归,更应在党的教育下而为。我要将个人的命运与国家的命运紧密相连,将个人的梦想融入国家追求与人民福祉,做到“心有大我,至诚报国”。


也许我们每一个人能力有限,但我们努力做好每一个课题实验,脚踏实地的前行,追逐探索的过程是最美的。我想,在奋进新征程的追梦之路上,唯有奋斗可期待!


(张国军教授口述,整理:陈依、刘娜)


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