郭燕川：绿色明胶第三代领航者

王永生

郭燕川，中科院理化所研究员，中国科学院理化所明胶与微纳米碳材料研究室负责人，生物材料与应用技术研究中心主任，中国日化协会明胶分会科技委主任、副秘书长，《明胶科学与技术》杂志副主编等。对比发现这些身份均与明胶密切相关。他深耕明胶近20年，成为明胶产业界的一分子，围绕明胶的制造、结构、性质和应用开展系统研究。

与明胶结缘

胶原是一种广泛分布于人体内的大分子，也是人体内含量最多的一种蛋白质，其部分降解后叫做明胶，可应用于食品、化工、医学等领域。如食品生产助剂、食品添加剂、化妆品、保健品又或是医用海绵、血浆等，都离不开明胶。

郭燕川与明胶的结缘可谓一波三折。本科及硕士时期，他曾辗转于纳米材料制造、电化学、染料合成与光信号的记录等多个研究方向，直到在博士期间，才确定了明胶骨修复材料开发这一方向，由此走进了明胶科学与技术的世界。

此前，網上充斥着各种“绿色明胶”的说法，很多人认为其顾名思义就是提倡环保健康。对此，郭燕川解释，其一从环保角度说，由于研发的酶法明胶代替了传统的酸碱法生产方法，通过生产过程的改变可使污水排放减少50%，固体废弃物排放减少90%，生产周期也从原来近两个月缩短至4天左右，故称之为“绿色明胶”；其二从健康角度讲，研究发现明胶降解后得到的胶原蛋白肽，能够对人体起到一定的营养和保健作用，从而其也被冠以“绿色”的头衔。但无论从何种角度，郭燕川只是单纯地希望明胶能在医疗健康领域里寻找到新的应用领域，以最大程度服务于社会。

中国科学院理化所明胶与微纳米碳材料研究室成立于20世纪70年代，可以说是明胶研究界的“老前辈”了。从研究室第一任研究员、我国著名感光化学材料专家彭必先，到第二代研究员、研究室主任陈丽娟，再到2011年郭燕川担任实验室负责人，实验室已经走过三代人、40多个春秋了。期间，在实验室三代人的努力下，酶法明胶工艺不断取得进步，明胶这种生物大分子的应用领域与意义也在从传统的食品生产向生命科学等方向不断探索。

郭燕川在美国加州大学做访问学者期间参与了有关二型前列腺癌转移抑制剂方面的研究，期间他学习了现代分子生物学的分析和研究技术，2011年回国后他便带领实验室开始了胶原多肽在抑制骨质疏松和抗癌等领域的基础研究。

绿色工艺推动明胶现代化生产

长期以来，在骨明胶生产技术上，都采用传统的碱法工艺进行制备，但这种制备方法不但生产周期长、用水量大，对环境还有着极大的威胁，因此迫切需要重新定义明胶工艺。2014年郭燕川作为项目负责人带领团队率先实现生物酶法骨明胶生产关键技术突破，开发了新型生物酶制剂、完善了酶解关键工艺和工程技术，形成了完整技术工艺包，建成了1000吨的酶法骨明胶工业生产线，并实现了商业化运营，产品达到国家药典胶囊用明胶标准，销售到食品/药品行业，得到市场普遍认可。2016年，完成3000吨酶法明胶生产线建设，并顺利投产。

与传统明胶工艺相比，郭燕川的新工艺使吨胶用水量、污水排放量、固体废渣以及生产周期等都大大减少，产品冻力也提高了20%以上，经验证80%以上的明胶产品质量都达到了药用明胶的要求。2014年该技术通过宁夏省科技厅技术鉴定，2015年合作企业宁鑫生科公司成功三板挂牌，2016年被评为中科院科技成果转化亮点工作，同年获得中国产学研创新成果优秀奖、宁夏省科技进步三等奖、中国医用包材协会新技术、新材料一等奖。

明胶医用技术产业化

由于明胶具有良好的生物相容性、可降解性以及低免疫原性等特性。2013年起，郭燕川便开始带领团队开展明胶在医用领域的研究，第一个项目是进行明胶静电纺丝纳米纤维制造技术及其在创伤止血领域的应用研究。通过多年的探索，他们根据明胶材料特性和医用要求，成功开发了一款独特的医用明胶工业电纺系统装备，顺利实现了明胶纳米纤维的工业制造，并通过摸索和优化明胶电纺纤维制备过程中相关工艺的参数，如电压、收集距离、转速等，实现了明胶纳米纤维的可控稳定制造。而后对材料进行了生物安全性评估和功效验证，最终获得了一种具有快速止血和促进伤口愈合功能的止血材料。2016年，该技术获得基金投资，开始了工业化实施。

胶原蛋白肽的医学应用是团队开展的另外一项工作。近年来，我国老龄化趋势日益严重，在世界3.55亿骨关节疾病患者中，仅我国就超过了1.5亿人。尽管早有研究表明水解胶原蛋白可以治疗骨质疏松症，但效果作用机制、胶原多肽的降解工艺、产物特征与生理调节的作用都还是一片空白，为了从源头上验证和阐释胶原蛋白的生物活性作用，郭燕川带领团队开展明胶降解多肽的系统研究，成功分离和鉴定出了特定结构的活性肽段，通过细胞和动物实验验证后，与包头市第一人民医院合作开展临床研究。通过临床实验验证了其所制备胶原蛋白肽的促骨活性，确认口用胶原蛋白肽6个月后，在绝经的患骨质疏松症的患者中，骨密度得到了显著增强，骨痛症状得到明显改善。

科研要坚持不懈

关于产学研问题，郭燕川认为，“产、学、研”应该融合在一起，但对独个从业者来说肯定有所侧重，毕竟，不是每一个科研人员都能将三方面做到面面俱到，就拿明胶研究领域来说，科研人员都是按照学科来分类的，而到了应用和实际工程中，却是以产业结构来划分的，在科研项目产业化过程中，实际需要多方面专业人员的有效组织与配合。

郭燕川表示，从科研到工程应用的转化并不是一朝一夕的事，不能急于求成。在科研人员的培养上，应当因材施教，根据每个人的特长与兴趣所在，找到适合自己的研究道路。“首先要尊重科研人员的个人意愿，其次激发出自身的潜能，最大限度发挥自己的特长，打造出一个具有独特个性的科研人员。”郭燕川在人才培养上，拒绝千篇一律，总是积极地挖掘学生的能力。因此，每每在招收学生时，郭燕川都会将学生自动划分为纯研究型与纯应用型，使其在科学和工程之间做出最适合自己的选择。说到科研中他最注重的能力，郭燕川沉思片刻给出了答案。他认为，科研中要做到持之以恒，这一点说起来容易做起来却极为困难。

研究明胶近20年，郭燕川身边的人换了一批又一批，能在一个领域坚持下去的人少之又少，这里面有多方面原因，包括个人兴趣调整、科研经费缺乏、研究热点变化等等。“我始终认为人一辈子做好一件事就是成功，明胶研究就是我为之奉献一生的事业。”

谈及未来的研究发展，郭燕川表示，医用明胶仍会是他的研究重点，他希望能够打破国外在该方面的技术垄断，制造出属于我国独立生产的医用明胶。与此同时，在实现明胶稳定生产的基础上，他还要进一步提升医用明胶的使用价值，开发一系列基于明胶的高端生物医用材料，并深入挖掘明胶大分子的生理活性和生物学意义，力争找到其在医疗健康领域新的突破点。