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樊春海:感知生命的“跨界”青年
来源:     时间 : 2020-01-14

第十二届“谈家桢生命科学创新奖”樊春海教授一直致力于生物传感基础研究, 这位“ 跨界” 青年不断在国际学术界不断发出强音,以化学、生物、物理等多领域的交叉融合推进创新,要将核酸分析新方法在实际临床中转化、应用。

一切从“交叉”开始

1992年,准备参加高考的樊春海报考了南京大学生物化学系。“当时选择生物化学很盲目,一点也不了解。但是隐约感觉生物化学既有生物,又有化学,这个名字很酷!”樊春海回忆说。当时的生物化学系有著名的百岁教授郑集先生,以及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先生等知名学者。朱德煦时任系主任,着力推动学科交叉,“学不好化学,就做不好生物化学”,这是当时系里的口号。化学系还有我国著名分析化学家、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的创始人陈洪渊先生。在浓郁的学科交叉背景下,樊春海在科研生涯的早期,就幸运地得到学术大师在生物化学和分析化学两条学术传承线的交叉点上起步。他在研究生期间从事的电化学生物传感器研究延续至今,二十余年来始终为其实验室的研究主线之一。来到加州海滨城市圣芭芭拉,樊春海才发现黑格居然是物理系教授,而且他始终认为自己是物理学家。一位物理学家获得了诺贝尔化学奖,然后开始做生物学,这使樊春海感到非常震撼。在黑格实验室的博士后经历,使樊春海从一个初出茅庐的年轻研究者一下跨入到了学科交叉的前沿。“黑格教授给我留下的最深印象是看问题的眼光非常开阔,而且他特别推崇学科交叉。”樊春海说。
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,他们发展出了一种被命名为E-DNA的电化学DNA生物传感器,得到了国际同行的广泛好评。破解科学的“界面”
2004年1月,樊春海在中国科学院百人计划资助下加入了中国科学院上海应用物理研究所。凑巧的是,在他入职答辩的那一天,正值研究所承担的上海同步辐射光源项目在历经十年艰辛筹备后获批。这个当时中国最大的科学研究设施举世瞩目,当晚晚上鞭炮齐鸣,举所欢庆。在“上海光源精神”的引导下,这一国际先进水平的同步辐射光源仅用五年时间即落
成,这五年也正是樊春海从零开始,白手起家建设实验室的五年。深受上海光源精神鼓舞,樊春海希望能做出同样具有国际影响力的研究工作。
2006念,樊春海、胡钧与上海交通大学贺林院士等合作,共同创制了DNA分子组装而成的纳米尺度“中国地图”,并发表于《科学通报》中英文版。这成为“DNA折纸术”这一前沿交叉领域中第二个发表的工作,并以中国特色的形象在国际上亮相。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,在保持DNA纳米结构精巧设
计的前提下显著提升其力学性能,为仿生纳米孔道的构建与分析应用打开了新的大门。该工作于2018年在Nature杂志发表,实现了中国研究者在DNA纳米技术领域的首次突破。
樊春海并没有满足于仅仅用DNA来制造漂亮的纳米图案,而是始终想着如何将纳米思维引入到生物传感研究中,希望通过DNA纳米技术来提升生物检测的性能。在不懈的探索中,樊春海独辟蹊径提出将DNA四面体结构用于电化学传感界面的调控,建立了“先组装、后检测”的框架核酸传感新方法,突破了界面限域组装与识别的难题,对促进生命分析化学的发展做出了贡献。
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内部,致力于发展框架核酸细胞成像技术。他们还依托上海光源,在国家自然科学基金委重大仪器研制项目的支持下自行研制显微镜,积极推动活体分析和脑成像研究。
2018年4月,樊春海以王宽诚讲席教授身份正式加盟上海交通大学化学化工学院。在学校和学院的全力支持下,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。这是新起点,也是新征程。还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,正在仁济医院积极与临床医生开展合作,尝试将生物传感器用于前列腺癌早期预警,并探索发展低成本医疗检测的可能。他们希望有一天这些基础性研究工作能真正应用起来,为“感知生命”提供便利,为人民健康保驾护航。