國際知名生物材料專家楊健全職加入西湖大學

　　今年的7月6日，地球的平均氣溫達到了17.23℃(來源：美國緬因大學氣候研究所制作的網站Climate Reanalyzer)，據說是地球上12.5萬年以來“最熱的一天”。

　　蟬聲大作、暑熱難忍時，來一杯冰爽的檸檬茶，是撫平燥熱最快的辦法之一。但，你能想象這種廣泛存在于柑橘類水果中、被用在食品中的“檸檬酸”，有朝一日會成為修復生命的利器嗎?

　　國際知名生物材料專家楊健，將這種平平無奇的食品添加劑“化腐朽為神奇”。

　　近日，楊健辭去美國賓州州立大學講席教授的職位，全職加入西湖大學，任生物材料及再生工程講席教授、校長助理。

　　而要走近楊健，必須從“檸檬酸”開始講起。

　　01 檸檬酸的“外掛”之路

　　尋常的白色結晶粉末，分子式寫作C6H8O7.這是有機酸檸檬酸在現實世界和化學世界里的面孔。

　　天然的檸檬酸廣泛存在于諸如檸檬、柑橘、菠蘿等水果里，或是動物的骨骼、肌肉和血液之中。同時，也可以使用砂糖、糖蜜、淀粉等含糖物質發酵合成人工的檸檬酸。比如我們熟悉的雪碧汽水里并沒有檸檬原料，卻帶有酸甜可口的檸檬味，就是檸檬酸的功勞。

　　因為檸檬酸本身存在于人體中，是人體代謝的中間產物，它無與倫比的一個優點就是能夠與人體“和諧共存”——“把它放到人體體內，基本上不會產生慢性炎癥，而一般人工合成的高分子產品都會引起人體組織的排異反應?！睏罱≌f。

　　那么，當我們從體外“輸入”檸檬酸(即外源檸檬酸)時，又會發生什么情況?它會和人體內自帶的檸檬酸一樣影響細胞的行為，進而參與生命活動的進程嗎?

　　2003年初，楊健去美國進行博士后研究，開始嘗試用檸檬酸來開發可降解生物材料，不曾想就是那一年提出的“好奇之問”和“無心插柳”，開辟出一個全新的領域。

　　“細胞都需要代謝，但不同細胞對代謝、能量的要求，在不同時間點上，都是不一樣的。細胞‘吃’進后，檸檬酸可以調控細胞里的代謝，調控能量的獲取。因此，通過調控檸檬酸的攝入，我們就能影響細胞的這些行為，從而進一步在更深層面上調控干細胞分化及免疫反應，促進骨骼再生、血管再生、神經增生……”楊健解釋說。

　　檸檬酸的“外掛”之路就此開啟。楊健成為這一領域的開創者和引領者，創建了檸檬酸生物材料開發方法論，開發了一系列多功能檸檬酸生物材料，并將諸多發現付諸于應用，包括人體組織的再生與修復、生物影像、生物傳感器、汗液檢測、疾病診斷、癌癥藥物的控制釋放、癌癥藥物輸送的檢測、防偽加密等等。

　　2020年，美國食品藥品管理局(FDA)批準了兩款以一種名為POC的檸檬酸可降解材料制備的骨科植入器械，緊接著2021年FDA批準了第三款基于POC的骨科植入器械。POC是世界上第一個也是目前唯一一個獲得美國FDA授權可在人體植入器械中使用的熱固性可降解合成高分子材料，而它，正是楊Lab 的“作品”——從最初在美國西北大學做博后開始，一路走到得克薩斯大學阿靈頓分校、賓夕法尼亞州立大學，經過近17年的打磨，最終成功走向產業化。

　　用自己的研究讓世界變得更好，這一刻，楊健成就感滿滿。

　　02 科學家的 Scientific Serendipity

　　POC的誕生完美驗證了“努力就會有回報”的理念，但幸運女神不會無緣無故眷顧誰。所謂的“靈光一現”，其實多數迸發于日復一日的堅持中——楊健形容為，scientific serendipity(直譯：科學的機緣)。他說：“我們常在偶然事件中察覺一個現象，順藤摸瓜地做下去，發現是一個很廣很有意義的領域?！?/p>

　　上世紀70年代，楊健呱呱墜地于江西省萬載縣。這個寧靜小城位于江西省西北邊陲，擁有大片天然森林、富饒的有機農作物和保存完好的贛西古城。

　　大學以前的楊健并不出挑。他回憶說：“我成績還可以，但不算優秀，比較貪玩，最大的優點是從小到大有很多朋友?！?/p>

　　他真正在科研上起步是在大學階段——“我的母校南昌大學，對我這一生產生了非常重要的影響”。

　　在那里，他發現基礎科學也能解決實際中的問題，能夠給工廠排憂解難，很有意義，因而投身于其中;在那里，他遇到了導師李鳳儀，這位教授對他的科研與教學風格影響至今;在那里，他獨自前往江蘇工廠尋找一種原材料作為催化劑載體，與廠方討價還價后，背著幾十斤重的蛇皮袋差點錯過回家的火車;在那里，他參與研發的有機硅合成催化劑技術順利實現成果轉化……“實驗室所有的事，大到怎么建實驗室、怎么做研究，小到怎么裝通風櫥，我都參與了，在這個過程中得到了非常好的鍛煉，學校的學習也為未來交叉學科的工作打下了較好的理論基礎?！彼貞浾f。

　　之后，楊健進入中國科學院化學研究所繼續攻讀博士，他師從中國生物材料領域的著名科學家王身國教授，“在王老師的言傳身教之下，我的科研興趣、科研能力，和科研自信得到了充分的鍛煉、提高和釋放，讓我真正愛上了科研?！彼X得自己很幸運，“在我的成長過程中的每一步，我碰到了很多良師益友，包括我在美國西北大學做博后期間的導師Guillermo Ameer教授在內，很多老師對我影響至深，幫助甚大。我在我的教學科研生涯中也是以他們為榜樣身體力行的?！?/p>

　　而他兒時養成的優點——好個性、會與人相處、有溝通技巧——在他的科研生涯中也有了充分的“用武之地”。他經常蹭進各種學術會議“偷師”，主動與認識或不認識的老師“搭訕”，在啃完一篇又一篇的論文后，無論誰來找他交流，都能笑臉相迎、胸有成竹、侃侃而談……

　　2006年，楊健成為得克薩斯大學的一名助理教授獨立開展研究，scientific serendipity終于第一次降臨到他身上。當時他正在指導學生用檸檬酸與氨基酸進行反應，想做一種抗凝血的材料。合成后，他的學生把材料拿去做核磁共振檢測，材料溶在一個玻璃管里?！瓣柟庀?，他發現管子發出了藍色的熒光……而當時，沒有任何一種可降解高分子材料在沒有外接發光物質時自身就會發光，這個偶然觀察到的現象引起了我的關注?！睏罱≌f。3年后，這條引人入勝的“岔路”賦予了他一個“第一”：他在美國科學院院刊PNAS上首次揭示了檸檬酸和任何含有氨基的分子進行反應，都可以做成發光材料，開創了檸檬酸發光材料新領域，這些材料在組織再生、生物傳感、生物影像、防偽加密等領域有著廣泛的應用前景。

　　在今年的西湖大學2023級本科生開學典禮上，來自生科院的另一位“楊劍教授”在致辭中說，未來四年里，他最關注的不是學生讀了多少本書、修了多少門課、考了多少個高分，而是他們是否在西湖找到了自己的真愛——一份純粹的熱愛、來自內心的動力、以及自我實現的幸福感。

　　此“楊健”非常贊同彼“楊劍”的看法。無需鞭策，無需內卷，只有真正熱愛，才能走得更遠。

　　03 群賢畢至的期待

　　楊健在西湖的實驗室位于學術環工學樓E3-335和E3-337.名為生物材料及再生工程聯合實驗室，英文名縮寫是“Be Real”。這個有趣的巧合，像是揭示了這位科研工作者率真的個性，也像是訴說了他開啟西湖之旅的初心。

　　早在西湖大學的前身西湖高等研究院成立時，楊健就開始關注西湖?！胺浅ＵJ可這樣的辦學模式，一公老師非常有情懷，學校、基金會的新聞也非常鼓舞人，連我這樣一個學術圈里的人也常常被感動……”他說。

　　放棄美國的功成名就，他想來西湖做什么?

　　通過開發系列代謝調控可降解生物材料來調控干細胞代謝和分化、做組織器官的再生，是楊健在業內最早提出來的思路，從組織與器官的再生和修復、生物傳感器、生物影像到藥物輸送，再到疾病診斷……這些再生醫學的子領域，都是他的擂臺。

　　“生物材料是一個學科高度交叉和融合的領域，它也是一個永遠做不完的方向，應用也非常廣泛。我的特點是能夠把生物材料交叉結合到很多不同的學科領域，包括表觀遺傳、基因編輯、免疫治療、神經工程、生物傳感、生物影像、干細胞分化的調控等等。每一個領域都很有前景?！?楊健說。

　　但他最終的夢想，是以檸檬酸為材料，完成人體復雜組織和器官的修復和再造。

　　顯然，這不是一個人、一個實驗室的戰斗?！叭梭w里有很多復雜的組織，比如整個手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復其實目前都有取得不少突破，但要把所有這些部分整合成一個具有活力和功能的復雜組織，非常有挑戰性?！彼忉屨f。

　　而這，正是他選擇西湖的意義。

　　“中國是最適合強強聯合、集中力量辦大事的地方，而西湖大學是助力我的夢想走向現實的最好平臺?！彼敢庠谶@一群“critical mass”中，承擔“central push”的角色——他對這樣的角色很熟悉，他曾作為主要發起人之一參與創建了美國華人生物材料協會，并擔任了4年的會長，懂得如何把相似科研領域的教授們集合起來，形成合力……

　　如他在入職寄語中所說：在這里，群賢畢至，未來可期。

　　個人簡介

　　楊健教授，1974年生，江西萬載人。1996年及1999年獲南昌大學化學學士學位及物理化學碩士學位，2002年獲中國科學院化學研究所高分子化學與物理博士學位。畢業后于2003年赴美國西北大學生物醫學工程系進行博士后研究至2006年，之后就職于美國德克薩斯大學阿靈頓分校生物工程系任助理教授，2011年晉升為終身副教授，2012年轉至賓夕法尼亞州立大學生物醫學工程系任終身副教授，2015年晉升為正教授，2019年任賓州州立大學Lloyd & Dorothy Foehr Huck 再生工程講席教授。2023年7月全職加入西湖大學，任生物材料及再生工程講席教授。

　　楊教授已經榮獲多個職業獎項，包括美國自然基金會早期職業研究獎(NSF CAREER AWARD，2010)，美國德州大學阿靈頓分校工程學院杰出年青教授獎(2011)，美國賓州州立大學工程學院杰出研究獎(2018)，當選為美國醫學與生物工程院會士(Fellow of American Institute of Medical and Biological Engineering, 2016)，美國生物醫學工程協會會士(Fellow of Biomedical Engineering Society, 2020)，美國科學促進會會士(Fellow of American Association for the Advancement of Science，2021)，國際醫學與生物工程院會士(Fellow of International Academy of Medical and Biological Engineering，2023)，2018年當選為美國國家發明家科學院院士(Fellow of National Academy of Inventor)。

　　楊教授擔任生物材料領域期刊Bioactive Materials的共同主編，Science Advances的副主編，華人生物材料協會(Chinese Association for Biomaterials，CAB)共同創辦人及前任主席(2018-2022)，2023年獲華人生物材料協會杰出領導力及服務獎(CAB Distinguished Leadership and Service Award)。

　　研究方向

　　楊健教授專長于可降解生物材料的開發研究及應用，是國際知名生物材料專家。尤其是其在首創的基于檸檬酸化學與生物學的生物材料及發光材料開發理論與應用研究領域卓有建樹。近年來楊教授倡導的通過生物材料來調控人體干細胞的代謝和分化領域，在學術界和工業界得到廣泛的認可與承認。楊教授開發的生物材料具有廣闊的應用前景，目前的主要研究應用方向包括疾病的診斷及治療、生物傳感器、藥物釋放、醫療器械，及復雜人體組織再生及創傷修復等領域。

　　目前已經在主流學術期刊上發表學術文章150余篇，獲得美國授權專利22項及超過100項國際授權專利及專利申請。其中15項專利已轉讓給多家公司，所獲得的科研經費近1500萬美元。其中，基于楊教授開發的新型檸檬酸可降解材料是目前世界上唯一已經獲得美國食品及藥物管理局(FDA)批準在醫療植入器械上大量應用的可降解熱固性聚酯高分子材料。