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[科学圈圈坐2011]陆艺Comments>>

发表于 2011-06-14 05:19 | Tags 标签:, , ,

【印象】见到陆老师的时候他刚刚结束了一场会议,可以看出他仍处在会议的兴奋之中。陆老师语速很快,说到自己的专业领域时眉宇之间散发出满满的自信和期待。一个拥有众多头衔,领导了30人的大实验室的科学家就这样在眼前鲜活了起来。他说,我很幸运,可以做我真正热爱的事情。

陆艺教授1986年毕业于北京大学化学系本科,1992年获得UCLA(美国加州大学洛杉矶分校)博士学位。现任美国伊利诺伊州大学香槟分校(UIUC)全职教授。曾获得多项荣誉,包括美国国家科学基金会特殊创造力奖 (Special Creativity Award), 美国科学进步协会Fellow奖 (AAAS Fellow),霍华德休斯医学研究所教授(HHMI Professor)奖等。陆教授发表过大约180 篇科研论文,包括英囯《自然》杂志, 美国 PNAS, JACS杂志等, 同时也获得了多项教学荣誉,美国《科学》杂志曾发表文章讨论他在激发学生对科学的兴趣方面的大胆尝试。他还是十几项专利的拥有者,和一个科技公司(www.ANDalyze.com)的创始人。
个人网页:http://montypython.scs.uiuc.edu/LuCV/LuCV.php

有关科研

陈筱歪(以下简称C):可不可以给我们介绍一下您目前的研究?

陆艺(以下简称L): 我做的是生物和化学的交叉学科。目前研究的有两个方向。一个是生物催化,一个是生物传感器。我们都知道现在的能源紧张给未来的工业和生活发展带来了很大的威胁,如果能够取代传统的化学能源,利用生物能源产能,不但能够更加清洁,而且更加高效。生物质转换就是希望利用大自然中最丰富,广泛存在的物质,比如水,氧气,太阳能等,将他们转化为可以储存和利用的能量。而这个过程中,最重要也是最难实现的一步就是催化。其实大自然中的生物是生物催化掌握最好的,比如绿色植物,它们通过光合作用把二氧化碳和水转化为可以储存的糖类,细菌能够将化学能转化为自身新陈代谢所需的能量。但是我们人类还不知道怎么用这些生物能源,我们研究的就是如何用新的方法叫生物合成化学(biosynthetic chemistry)模拟这些生物催化过程。比如,生物燃料电池(Fuel cell)可以利用燃料的化学能量,比如氢气和氧气,持续而且高效的转化为电能。这个过程仅仅产生水和电能,所以不会给环境带来污染。虽然普通的化学催化也可以达到把氢气和氧气转化为水,可是这一过程非常慢,效率很低。而生物催化的速度就快很多。但是缺点是,生物催化很贵,而且稳定性不够。所以我们希望能够将化学催化和生物催化结合起来,达到互补。

C:那么这项技术目前已经达到可以应用的水平了吗?

L:目前这个领域还是一个快速发展的新研究领域,还没有达到在工业上的应用的地步。刚刚发展了大概十几年,还在基础机理研究阶段。生物合成化学也是化学生物领域最近比较热的方向。(采访者注:这项技术是利用人工模拟生物的一些物质,比如能够和细胞特定性结合的多肽片段,来让机体产生特定的反应。)

C:您提到您研究的另一个方向叫生物传感器,这个又是研究什么的呢?

L:我研究的生物传感器是结合了传感(Sensing)-成像(imaging)-药物投递(drug delivery)的一个系统。有很多领域需要这样的技术,这也是理解自然的一部分。比如研究一些对人体有害的重金属。我们会首先研发传感器 (sensor)用在环境或食品探测到这些毒素是否存在,或者在哪里存在,然后用成像(imaging)的方法研究重金属如何在人体里产生毒性的,也就是毒理机理,最后特定性的将一些能够去除这些毒素的药物,比如重金属元素的螯合剂,靶定的导向特定的位点(targeted drug delivery)。因为虽然制药公司花费大笔的研究经费,经过了很多次的临床检测,得到了一些有用的药物,但很多时候这些药物也是有各种副作用的。很多时候我们想要这些药物特定性的指向某些癌变细胞,而不是针对正常细胞。这样就需要能够特定性药物释放的技术,比如根据不同人的体质,和体内毒素不同的量,来有选择的释放药物(budget release)到靶标组织。DNA适体(DNA Aptamer)就是其中的一种。它可以特定性的结合到某种细胞分子上,从而将药物导向特定细胞释放。

另外一项生物感应器的应用就是有关环境检测。现在政府和个人也都越来越关注环境污染的问题,尤其是发展中国家,在快速发展的同时,开始越来越关注释放到环境中的毒素含量。我们研究的生物感应器可以现场的(onsite)感知环境中毒素的含量,比如一杯水中重金属含量等,或者油漆中的挥发性化学物质含量。这些即时的环境检测数字可以帮助政府更好的治理污染,也可以帮助个人提高生活水平。现在这项技术已经申请专利,由一个公司来推广,我也希望这些研究成果能够应用到更多的方面。

有关科学职业

C: 我知道您是北大化学系毕业的,是什么机缘使您决定继续出国读书的呢?

L: 我毕业的时候是86年,那一年正好是中美的一个合作项目(CGP) 的最后一年。当时,25年前,国内和国外的差距是很大的,不论是生活条件还是科研条件,在那个时候,出国学习应该不论怎么比较都是最好的一个选择。而现在时代不同了,国内外的差距已经没有那么显著了,论生活条件,在国内大城市还会更舒适一些,所以我经常给我的研究生说,如果你们来美国只是为了改善生活条件,或者混个文凭,那么你会很失望。我希望你们是因为真正喜欢自己做的研究而留学在美国。

C:您的博士课题是研究的什么方向?博士导师是一个什么样的人?

L:我大学是化学专业的,所以我的博士课题还是继续了我之前的专业,但是我个人对于交叉学科和偏应用性的研究很感兴趣,于是博士是跟随了UCLA(加州大学洛杉矶分校)的Dr. Joan S. Valentine。我刚加入这个研究小组的时候,他们也是刚刚开始化学生物的交叉学科研究,大概只有1,2年,所有事情都还在摸索阶段。我的导师是一个nice的人,他基本上是放手式的管理,加上是做新的方向,大家都没有太多经验,于是头几年也没有发什么paper。

C:那对于这么新的课题您肯定经历了很多困难,有没有觉得灰心做不下去的时候?

L:(笑)确实有。我刚开始做课题的时候,要从建立mutagenesis(突变)开始,然后才能进行下面的验证。我的第一个mutant花了1年半的时间才做出来。那个时候做生物合成要花很长时间,不像现在,可能一个突变几个小时就出来了。那个时候就很担心,心里很沮丧也很不高兴,我是top student,也这么努力,可是别人都发了文章,我还没有把一个mutant做出来。心里很不服气。但是自己就这样坚持了下来。后来发现,虽然这1年半时间一篇paper都没有发,但是从这些摸索,解决问题的过程中,自己收获到的能力反而是最多的。后来当了faculty以后,还是要做这些解决问题的工作,可是自己在研究生的时候已经锻炼过了,比别人有了更强的能力和更多的经验。所以,有的时候,遇到的困难越大,挫折越深,反而越锻炼自己的能力,要坚持,就有收获。

C:恩,这种坚持确实对我们学生很重要。后来您去了Caltech(加州理工大学)做博士后,还是同样的方向吗?

L:是的。我对这个方向非常感兴趣。一个因为是它是交叉学科,需要与化学家和生物学家都打交道,有的时候我给化学家做讲座,他们说这太生物了,给生物学家讲,他们又说太化学了,你需要从这当中寻找一个balance(平衡)。再一个这是一个很有应用性的研究。我喜欢在大学里做研究,那种寻找未知的感觉,那种challenge(挑战),去寻找别人都不知道的答案,这是做科学给我的满足感,而应用的部分会给你更大的motivation(动力),也看到一些实际成果。我们实验室做的环境检测的sensor(感受器)现在已经申请了专利,有公司在做了。

C:您觉得这一路走来,对您影响最大的人是谁?

L:应该是我的两个导师:博士导师和博士后导师。他们是个人风格很不同的两个人。博士导师所在的小组只有8-10个人,研究很新,大家非常互动,经常交流。而博士后所在的实验室是一个30多人的大组,导师不会有太多时间和每个人交流,有时也不会对我的研究特别了解,但是他会把握大的方向。如果我博士的时候就直接来到这个大group里,很可能就lost(迷失)掉了,反而是在小group里学到了后来的这些解决问题的能力。但是大group的好处是,你可以从同事身上学到很多,他们后来大部分都成为了大学里的教授。

C:你对未来还有什么期望和计划?

L:(笑)现在我们在做的还是基础的研究,研究机理和证明。但是将来也希望看到这些研究真正的能应用到工业或者生活中去。我做科研也是希望自己做的东西,如果真的做出来了,能有long-term(长期)的影响。

有关科学人才培养

C:您刚才提到从两位导师身上学到如何管理一个实验室,那么现在您是如何管理您的学生们的呢?对他们有些什么要求和希望呢?

L:我现在领导的是一个大实验室,有30多人。也已经有30多名研究生从我的实验室拿到博士。我觉得一个好的研究生要具备这样几个基本的素质。第一,他要真正的喜欢这项研究,要believe in it(有信心)。我的很多后来很出色的学生,都是那种觉得(做研究)这个事情很酷,会一敲脑门说这个idea太棒了的那种。做研究本身是一件很苦的事情,挫折和失败是经常的,加班熬夜也是经常的,而且没有其他工作那样丰厚的报酬。所以,要真正喜欢,才能坚持的长久,才不会被失败打败。我会给我的学生说,如果你不喜欢这个课题,那么就去换一个真正喜欢的课题,或者换个实验室,或者换个专业。

第二个重要的素质就是解决问题的能力。有的学生实验不成功,可能会拿出来5种失败的原因,而另一些学生会再附加给你5种解决方法,这就是差别。做研究就是寻找问题,思考问题,解决问题的过程,这个完整的过程才是你自己超于别人的unique(独特)的能力。这个能力是在长期的训练中锻炼出来的。然后就是需要大量的阅读学术论文。我的实验室有一个传统,就是非常大强度的journal club。每周每次1个半小时,我们会覆盖40-50篇最新的领域内文章。

C:也就是说2-3分钟一篇论文啊?

L:对啊。给你40分钟让你讲一篇paper需要一种能力,给你2-3分钟讲一篇paper又需要一种能力。需要你最快的掌握全局,提取最重要的信息。然后我们会每次标出5-10篇有意思的文章,然后去深入的读,看这篇文章到底好在什么地方。这样的训练能够积累知识量,让你一直掌握领域最新的研究进展,开拓思路。我的很多学生现在都很感谢这种训练,他们出去开会,就能很快的理解别人的课题,并能问出很好的问题。这就是大量阅读文章带来的优势。

C:我想我们都看出来,您是一个对科研有很大热情的人。您会希望自己的孩子继续做science吗?

L:(笑)我当然希望,可是他们好像对science没有热情。我的儿子想去学商科,而小女儿希望以后当作家。我会尊重他们的愿望,去做他们真正喜欢的事情。

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13 Responses to “[科学圈圈坐2011]陆艺”

  1. 编客网说道:

    没怎么懂,科学这东西还是深入浅出的好,要做得好,还要说得好。

  2. 王介武说道:

    我很喜欢“科学圈圈坐2011”这个栏目,拜读了介绍肖老师、陆老师科研的文章,使我很受激励。这类文章不仅传递了当今世界科技发展最新信息,而且介绍了二位老师科研思维方法和成果,开拓了我们的视野。在科研的道路上是没有平坦的路可走的,成果和荣誉永远青睐那些辛勤耕耘的人。感谢科学松鼠会的编辑给我们送来的精神食粮!希望有更多的这类文章以飨读者。

  3. 审啊你说道:

    学生物的就是苦逼啊。
    我做的就是成像部分,和他的有点类似。
    失败就是成功他十八辈所有的祖宗。失败十八辈后才出一个成功。

  4. 摸象说道:

    挑个小毛病:第二段第六行“英囯”应为“英国”。
    我摘掉眼镜看了半天才确定我没看错=。=

  5. padodo说道:

    陆老师啊!很崇拜的,经常在JACS和Angew灌水的

    • denovo说道:

      是哦。陆老师说此前没有接受过什么媒体采访,真正低调的牛人。

  6. 歪歪说道:

    沙发

    • anpopo说道:

      哈哈哈,自抢沙发失败吧。

      他们的 journal club 真牛。

  7. 刘本源说道:

    我也喜欢这个栏目!

  8. 逐鹿塞外说道:

    享受ing

  9. Evens说道:

    哦,多看点论文很重要呀!看来我平时要在这方面多加强加强,和他们比起来我看的就忒少了…

  10. DANNY说道:

    在中国,发考题的提法有么?

  11. versugw www.kuaipu.com.cn说道:

    快普企业管理软件,微信号(kuaipu)