上海交通大学化学化工学院王宽诚讲席教授樊春海今天当选为中国科学院院士。
初露锋芒展头角
1992年,樊春海高考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。
2000年,樊春海在南京大学获得生物化学与分子生物学博士学位。时年的诺贝尔化学奖授予了圣芭芭拉加州大学(UCSB)艾伦•黑格(Alan J. Heeger)等三位开创了导电高分子领域的教授。
樊春海偶然阅读到《先进材料》杂志关于黑格教授的一个专访。他表示,在获奖后希望做一些以往不敢做的事,比如生物学,特别生物传感是最重要的一件事情。这使樊春海受到极大的鼓舞,鼓足勇气向黑格教授申请博士后并获得认可。
在来到风景秀丽的加州海滨城市圣芭芭拉之后,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。
很多年后,黑格教授在中国的一次演讲中谦虚地说:我当时对生物一窍不通,连DNA分子这样最基本的知识都是春海教我的。然而,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。
在黑格实验室工作期间,繁杂的科研工作曾让樊春海一度感到应接不暇。他找到黑格教授,向他请教如何在复杂多变的形势下做事。黑格教授很干脆地说:“很简单,你就挑最重要的事情做。”简单的一句话为樊春海开辟出一条清晰的道路:“这句话我记忆犹新,对我的影响也最大。”
科研之路多崎岖
樊春海与DNA纳米技术领域的奠基人西曼(Nadrian C. Seeman)教授
博士后经历极大地拓宽了樊春海的眼界,并坚定了他从事学科交叉的信心。当时国内正处于学科建设的起步阶段,需要大量新生血液。
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。
研究所的李民乾先生和胡钧研究员是国内纳米生物交叉研究的早期探索者。在他们的指导和帮助下,樊春海结合自身在DNA研究方面的背景,逐渐明确了以DNA纳米技术为抓手来形成研究特色。DNA纳米技术是利用DNA分子卓越的自组装和识别能力,将其作为一种纳米材料实现精确的纳米构筑。
2006年,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。
不忘初心,方得始终。
在不懈的探索中,他们团队于2010年实现了突破。针对界面生物分子识别的复杂性挑战,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。
众人拾柴火焰高
为了推动国内DNA纳米技术领域的发展,樊春海与学术界同行积极开展国际交流,努力在国际学术界发出来自中国的声音。
例如,他与刘冬生、王树教授自2009年起创办了“DNA纳米技术国际研讨会”系列,吸引了包括DNA纳米技术领域之父西曼(Nadrian C. Seeman)教授在内的一批顶级学者参加。
2017年,他专程赴美国参加在奥斯丁得克萨斯大学举行的第23届DNA计算与分子编程国际会议(“DNA23”)。这是领域内最重要的国际学术会议,他作为中国代表发表演讲并承接了第24届在中国举办的任务。他与唐波、刘冬生教授作为共同主席于次年举办了 “DNA24”,该次大会被会议执行委员会赞誉为规模空前的巨大成功。
基于研究所的科研基础和对国际学科交叉动向的领悟,樊春海、胡钧、黄庆等在上海应用物理所领导支持下于2008年组建了物理生物学研究室(物理生物学所级重点实验室),樊春海担任研究室主任。
物理生物学是利用新近发展起来的物理学新概念和先进技术,以化学为桥梁,使生物学建立在定量基础之上的新兴前沿交叉学科。物理生物学实验室则是该交叉学科领域国内第一个成建制的研究单元。
物理生物学研究室的建立为充分利用上海同步辐射光源等先进物理手段并开展多学科合作打开了局面。
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。
樊春海希望在二十余年从事生物传感基础研究的基础上,将发展起来的核酸分析新方法在实际临床中得到转化和应用。特别的,他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,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。