守医者本心而求索 借他山之石以攻玉——记华南理工大学附属第二医院检验科微流控芯片研究室负责人刘大渔

曹笑轩

刘大渔正在做实验

无论是工作日还是休息日，位于广州市越秀区盘福路1号的华南理工大学附属第二医院（广州市第一人民医院）都是人头攒动。检验科是医院里最忙碌的科室之一，这里的工作人员穿行于成排的仪器之间分秒不停地工作着。在一般人的印象中，检验科医生的工作就是不停地接收标本、做化验和提供检验报告。但很少有人知道，这家医院的检验科中还有一间研究室。与其他同事不同，研究室成员的工作不是做化验，而是发展创新检验技术，他们所使用的检验工具叫作微流控芯片。

刘大渔是这个微流控芯片研究室的负责人，同时也是检验科的副主任，在这里已工作了十余年之久。他初来医院时，这里既没有科研团队，也缺少实验设备，一切只能从零开始。在医院和科室领导的大力支持下，刘大渔带领微流控芯片研究室经历了从无到有、从小到大的发展历程。他把自己最好的年华都奉献在这里，推动了研究室科研能力的持续增强。以微流控芯片技术助力解决临床医学诊断问题，是刘大渔和他的课题组十数年如一日的目标与坚持。

以科研创新推动学科建设

检验科的主要工作是针对各种人体标本进行疾病标志物的检测，快速准确地提供检验结果，为临床提供诊断依据。这个过程通常包含一系列的离心、移液和试样转运等，因而检验工作不仅劳动强度大，而且耗时较长。与传统的宏观分析平台不同，微流控芯片是实现微尺度下流体控制的技术平台，其特点来自于微流体的特性及微加工带来的结构复杂性，有利于实现快速反应、功能集成和通量扩展，从而达到微型化、自动化、低消耗和高效率的目的。因此，微流控芯片是一种能够大幅提升临床检验工作效率的工具。

在刘大渔看来，临床科研的目的之一就是推动学科建设。基于这一目标，他所带领的课题组近年来始终瞄准临床检验的重大需求，致力于发展微流控芯片病原检测技术。据了解，现有病原检测技术普遍存在分析时间和信息通量方面的限制，难以满足临床需要。为解决这个问题，刘大渔带领课题组发展了一系列微流控芯片系统以实现快速、精准、高内涵的病原分析。与传统检验技术相比较，这种微流控芯片病原检测技术在分析时间、信息通量和定量精度等方面均有巨大的提升。其原理在于：借助微流控芯片的技术优势可以实现单细胞和单分子水平的精准定性和定量检测，并且能够将一系列烦琐的操作步骤在同一块芯片上实现自动化运行，从而可以在较短时间内实现多重病原鉴定、定量及多种药物敏感性测试。

基于这一研究思路，刘大渔等人已在前期研究中成功发展了一种用于现场快速多重复杂分析的主动式液滴阵列微流控系统，通过芯片相对磁、热、光作用区域的空间移位来完成分析所需的系列能量-质量转运，从而实现多重复杂分析的集成化和并行化。沿着这一方向，刘大渔等人近期依托国家自然科学基金项目“模块化微流控芯片上基于液滴数字化分析的高内涵病原测试”等一系列课题展开了探索，尝试结合液滴颜色与空间分辨力以进一步扩展信息通量。他表示：“我们的最终目标是将这种高内涵分析发展为普适性的病原检测手段，争取在不远的将来把当前需要两三天以上的病原检测流程压缩到几个小时。这不仅是我们正在做的，也是国内外许多同行都在为之奋斗的方向。”

交叉学科促成长

刘大渔的学术成长经历是一系列偶然串联起来的必然，其求学过程既是一位科研人员的成长历程，也蕴含着一个医生将多学科、多领域知识融会贯通于一身的经验。

刘大渔出身医学家庭，其母亲是一位令人敬佩的医生。由于母亲工作忙碌，他的很多童年时光都是在医院里度过的，医学事业的光荣和伟大也早早根植在他心底，促使其树立了救死扶伤的理想目标。对他而言，选择医学专业成了一件顺理成章的事情。1995年从大连医科大学本科毕业后，刘大渔进入了大连中心医院工作。在那个科研之风刚刚兴起的年代，他尝试拓展自己的知识面，但是发现很多学术论文对他来说，实在有些艰深晦涩。同时，随着接触的病人越多，见到的病症越复杂，他就越是感到自身学识的浅薄和能力的不足。正当刘大渔强烈渴望进步之时，大连医科大学的张众教授为其指明了人生的大方向。“张老师非常平易近人，十分乐意跟我们年轻人交流。那时候我还没有什么科研意识，通过与张老师的交流，我才走出了原来的混沌状态，他是我学术思想的启蒙者。”自那以后，刘大渔下定决心要走科研道路，利用工作之余自学新理论和新知识。凭借自身努力，他于2001年取得了大连医科大学病理学硕士学位。

“重要医学问题的解决需要其他基础学科的研究进展作为支撑。”分析化学就是这样一种起着辅助和支撑作用的基础学科。硕士学习期间，刘大渔常常前往与大连医科大学只有一墙之隔的中国科学院大连化学物理研究所交流，主要尝试利用创新分析技术检测肿瘤标记物。往来过程中，他发现自己对分析仪器十分感兴趣，故而进一步选择攻读分析化学博士学位。此时正值世纪之交，生物医学的爆发式发展向分析化学领域提出了更高的要求，有望实现微型化、自动化、低消耗和高通量分析的微流控芯片技术虽然仅有一个概念雏形，却依旧引起了刘大渔的注意。于是2001年秋季，他加入大连化学物理研究所林炳承研究员课题组，成为林老师转战微流控方向后的首批博士研究生。

彼时，微流控芯片技术在国内的发展刚刚起步，作为国内最早从事微流控芯片研究的课题组之一，无论是对加工技术还是仪器设备，刘大渔和他的同学们都知之甚少，所以工作难度可想而知。“林老师开展相关研究不久，就陆续出现了很多质疑的声音。”刘大渔回忆，那时国内这一领域的发展状况用“人心浮动”来形容是十分贴切的，但导师林炳承却始终未曾动摇。“他态度非常坚决，认定了这项技术肯定有用。既然老师这么说了，那我们就跟着干。”由于条件异常艰苦，那时课题组的研究进展十分缓慢，迟迟难以形成好的研究论文，毕业危机就像一座大山，时刻压在同期几个学生的心头。幸而，在导师的鼓励和自身的信念支撑下，他们还是坚持了下来，并最终取得了一系列突破性成果，有力推动了国内微流控芯片的学术和产业的发展。

博士时期的学习经历不仅让刘大渔的科研能力得到了大幅提升，也磨炼了他的意志力。在后来的科研工作中，他越发体会到这段经历对于自身的价值：“失败是科研工作的常态，任何人想要取得重大的科研进展，必然要克服诸多困难。在探索未知的过程中，根本不可能一帆风顺，那么我们如何去应对这些困难？一方面，持续的研究会带来科研能力和信心的提升；另一方面，个人心态和性格的塑造也是影响成败的重要因素。艰难的经历，都是宝贵的精神财富。正如那句话所言，‘那些杀不死你的，终将使你变得更加强大’。”

博士毕业后，刘大渔前往香港科技大学机械工程系从事微机电加工研究，在此期间完成了从理学到工程的跨越。据介绍，微机电加工这一方向表面上看来与医学关系不大，实际上却与微流控芯片诊断系统的加工和控制联系紧密。这段经历进一步培养了刘大渔的理工思维，为其后来的学术发展拓宽了道路。他说：“医学是涉及面非常广的一个学科，医学的很多问题都要借助其他学科的先进技术来解决。这就要求我们对其他学科知识有所了解并且培养多元化的思维。希望我的个人经历能够为培养具有交叉学科背景的人才提供借鉴。”

发现科研之趣，享受科研之乐

平日里，刘大渔总是沉浸在科研工作中，常常在实验室一待就是十余个小时。因为科研对他来说，是工作，更是爱好：“学习是快乐的，科研也是快乐的。医学研究是一项伟大的事业，能够参与其中本身就是一件非常有意义的事情。”

在刘大渔看来，科研需要长期的坚持，而只有快乐的事情才能让人做得更久。“我当年学习的时候非常艰难，所以当我带学生的时候就会想，怎么才能让学生们愉悦地学习？我想让我的团队成员尽情地享受学习带来的快乐，而不要因为科研任务给自己太大的压力。”尽管相比刘大渔求学时的客观条件，如今微流控芯片技术在我国的发展环境已大幅改善，但基于对“快乐科研”这一理念的倡导，他还是费尽心思地为课题组成员构建愉悦的科研环境。他一方面给予学生们悉心的指导，尽量排除他们工作中的困难；另一方面鼓励学生主动发掘科研工作中的趣味，引导学生发自内心热爱自己从事的研究工作，抛弃浮躁和功利的心态。

为了减少科研压力，刘大渔在课题组内实行交叉协作机制，营造了课题组内成员互相帮助、互相支持的良好科研氛围，不仅减少了众人的精神压力，也提升了工作效率。最特别的一点是，他评判学生培养是否成功的标准，并非他们发表了多少高质量论文，而是看他们毕业之后是否还一如既往地热爱科研。这在很大程度上鼓舞了士气，更进一步激发了学生对科研的热爱。

“要想科研工作做得久，第一身体要好，第二要热爱生活。”科研工作之外，刘大渔也十分热爱运动和音乐。在难得的休息日，刘大渔的家中总会响起音乐旋律，他那双做惯了实验的双手也会时不时地打上几个拍子。“听音乐是很好的舒缓方式，能让我忘记心理的疲惫。”当他换上运动装与学生们一起打球时，旁人很难分辨出谁是老师，谁是学生，更难以想象这些在球场上的灵活身影属于几位长年待在实验室内的科研工作者。受刘大渔的影响，课题组成员经常组织户外体育活动，一方面舒缓了原本因科研工作而紧张的神经，另一方面也强健了人的体魄，支撑着他们以更加饱满的精神状态投入到科研中去。这样张弛有度的工作节奏，为课题组成员能够有条不紊地推动自身研究，取得一系列重要研究进展创造了有利条件。

刘大渔课题组合影

将科技成果从“书架”搬上“货架”

刘大渔所带领的课题组是国内少有的针对临床检验工作需求发展微流控诊断技术的研究组，他们的目的很明确，就是利用微流控芯片技术来解决检验工作中的实际问题。

早在博士毕业之际，刘大渔就曾受到广州一家企业的邀请，尝试微流控芯片产业化，但由于研究条件的限制，微流控芯片研发工作步履艰难。刘大渔也由此意识到，彼时微流控芯片的产业化时机并不成熟，当务之急还是要夯实技术基础和寻找应用突破口。“在那个阶段，我考虑到医院针对临床实际需求发展一些创新微流控芯片诊断技术，更有利于推动成果产业化。”由此，他来到了华南理工大学附属第二医院。

广州既是华南地区的学术中心，又是中国体外诊断的产业中心之一，这里为刘大渔的成长提供了有利的条件。在他的带领下，课题组十余年来始终致力于推进微流控芯片体外诊断技术的产业化。

如今，刘大渔和他的团队不仅成功发展了一系列微流控体外诊断技术，还与多家企业建立了长期、紧密的合作关系。但对于一项技术的产业化来说，仅有几支团队、几所医院、几家企业的支持是远远不够的。“微流控芯片技术产业化的牵涉面太广，涉及领域太多，包括芯片耗材、试剂、仪器等问题，也离不开数学和信息工程等领域的支撑。我们希望能够把更多的优势资源集合起来，这样才能让微流控芯片的成果产业转化步伐走得更快。”基于这一愿景，刘大渔团队的下一步发展目标就是推动建成一个区域性微流控芯片学术和产业转化的枢纽，推动将这一技术从“书架”搬上“货架”。