在芯片上打造人體器官，聽(tīng)起來(lái)似乎太過(guò)玄幻。

但是，進(jìn)入21世紀(jì)后短短幾年，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展便成功將之變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。將人體細(xì)胞置于微流控體系中，通過(guò)調(diào)控培養(yǎng)環(huán)境，可以有效復(fù)刻人體器官的關(guān)鍵功能，進(jìn)而用于疾病研究和藥物研發(fā)。從肺、腦、心、肝的芯片，到腸、腎、血管、皮膚的芯片，器官芯片的種類(lèi)越來(lái)越多，近年來(lái)又誕生了膝關(guān)節(jié)器官芯片。

▲李中

2016年，器官芯片被達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇評(píng)為“十大新興技術(shù)”之一。為搶占科研制高點(diǎn)，國(guó)際上掀起了器官芯片的研究熱潮，促成了一項(xiàng)項(xiàng)交叉學(xué)科研究。李中，正是一位熱衷于此的科學(xué)家。

作為一名從本科就篤志利用工程技術(shù)解決骨科難題的研究者，在十余年的醫(yī)工結(jié)合研究中，李中始終堅(jiān)持從臨床需求出發(fā)，不斷探索新的研究方向，在器官芯片、生物材料、組織工程等領(lǐng)域發(fā)表《科學(xué)引文索引》（SCI）論文50余篇，取得了一系列令人矚目的成果。

2022年，李中加入香港中文大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“港中大”）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系擔(dān)任校長(zhǎng)特聘助理教授。在港中大深厚的工學(xué)和醫(yī)學(xué)底蘊(yùn)之上，他期待與廣大同行密切交流，在跨學(xué)科合作中推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，造福社會(huì)大眾。

醫(yī)工結(jié)合，解決骨科難題

2008年，李中考入華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院。憑借突出的英語(yǔ)成績(jī)，他順利進(jìn)入機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)雙語(yǔ)班，接受雙語(yǔ)訓(xùn)練。機(jī)械工程及自動(dòng)化是華南理工大學(xué)的老牌強(qiáng)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，匯聚了來(lái)自全國(guó)各地的優(yōu)秀理工學(xué)子。李中在專(zhuān)業(yè)上表現(xiàn)優(yōu)異，多次獲得國(guó)家級(jí)和校級(jí)獎(jiǎng)學(xué)金。在緊張而又充實(shí)的課程學(xué)習(xí)之余，他還積極參與2010年廣州亞運(yùn)會(huì)和學(xué)校國(guó)際交流與合作處的志愿者活動(dòng)，并獲得廣州亞運(yùn)會(huì)金牌志愿者和國(guó)際交流與合作處杰出志愿者稱(chēng)號(hào)。

畢業(yè)前夕，李中發(fā)現(xiàn)自己對(duì)于利用工程技術(shù)解決醫(yī)療難題具有極大的熱情，決定轉(zhuǎn)行申請(qǐng)國(guó)外生物醫(yī)學(xué)工程方向的博士項(xiàng)目。為了跨專(zhuān)業(yè)獲得指導(dǎo)，他毛遂自薦，向?qū)W院金屬材料加工專(zhuān)家康志新教授提出申請(qǐng)，希望能夠自選與醫(yī)用金屬相關(guān)的課題進(jìn)入康教授實(shí)驗(yàn)室，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。“原本報(bào)名時(shí)間已經(jīng)過(guò)了，康教授看我有熱情也有想法，就答應(yīng)增加一個(gè)名額。我至今都感激康教授，他是我進(jìn)入生物材料研究領(lǐng)域的啟蒙老師。”

鈦金屬的表面改性研究是李中接觸的第一個(gè)與骨科生物材料相關(guān)的課題。通過(guò)課題研究，他意識(shí)到自己對(duì)骨科研究具有濃厚的興趣。“骨科疾病雖不像癌癥致命，卻非常普遍，嚴(yán)重降低病人的生活質(zhì)量?！崩钪姓J(rèn)為這一領(lǐng)域十分具有前景。

基于本科期間優(yōu)異的學(xué)業(yè)成績(jī)和綜合素質(zhì)，2012年夏天，李中獲得新加坡南洋理工大學(xué)的博士研究生全額獎(jiǎng)學(xué)金，南下讀博。李中在博士期間的研究方向是利用生物陶瓷修復(fù)骨缺損。他清晰地記得，第一次與導(dǎo)師許謙益（Michael Khor）教授見(jiàn)面的時(shí)候，他滿(mǎn)懷期待地問(wèn)導(dǎo)師自己應(yīng)該做什么方向。令他意外的是，導(dǎo)師反問(wèn)他最喜歡的是什么方向。在接下來(lái)幾年的學(xué)習(xí)中，導(dǎo)師一直鼓勵(lì)他充分利用實(shí)驗(yàn)室的研究基礎(chǔ)來(lái)追求自己感興趣的課題，并在這個(gè)過(guò)程中學(xué)會(huì)提出重要的科學(xué)問(wèn)題，進(jìn)而在尋找答案的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)邊界的突破。在導(dǎo)師的支持下，李中選擇了納米復(fù)合生物陶瓷這一研究方向，深入探究工藝、結(jié)構(gòu)、性能三者的關(guān)系。他利用材料學(xué)、力學(xué)和生物學(xué)的前沿技術(shù)手段，在生物陶瓷的斷裂韌性、生物活性及加工效率等方面實(shí)現(xiàn)了一系列創(chuàng)新。憑借相關(guān)科研成果，他在2017年順利獲得南洋理工大學(xué)博士學(xué)位。

隨后，李中在導(dǎo)師的熱情邀請(qǐng)下加入南洋理工大學(xué)和新加坡國(guó)立眼科中心的聯(lián)合交叉學(xué)科項(xiàng)目進(jìn)行博士后研究?！拔业暮献鲗?dǎo)師是新加坡國(guó)立眼科中心角膜與外眼疾病專(zhuān)家約德·梅塔（Jod Mehta的音譯）教授。他在一次學(xué)術(shù)交流中指出骨齒人工角膜移植術(shù)是一種昂貴又復(fù)雜的手術(shù)，希望我們能尋找一種強(qiáng)韌、耐磨、耐腐蝕且生物相容性高的材料，將手術(shù)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化?！碑?dāng)時(shí)，生物惰性陶瓷在骨科領(lǐng)域已有成熟的應(yīng)用，但還從來(lái)沒(méi)有用于眼科領(lǐng)域。梅塔教授提出的性能需求，與李中及其導(dǎo)師的研究領(lǐng)域高度契合，于是雙方一拍即合。經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，李中成功制備了具有優(yōu)異綜合性能的復(fù)合納米生物陶瓷來(lái)替代骨齒人工角膜移植術(shù)中使用的犬齒。由此，通過(guò)將一項(xiàng)成熟的生物材料技術(shù)應(yīng)用于一個(gè)新的跨學(xué)科領(lǐng)域，李中和導(dǎo)師解決了一個(gè)眼科難題。這段研究經(jīng)歷更加堅(jiān)定了他在科研中打破學(xué)科邊界、追求跨學(xué)科創(chuàng)新的信念。

基于這一課題的研究成果，李中在2016年舉辦的“世界青年講座比賽”（Young Persons' World Lecture Competition）總決賽中獲得了全球第一名。“將材料科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新深入淺出地呈現(xiàn)出來(lái)，正是這項(xiàng)比賽所需要的?！被仡櫛荣惤?jīng)歷，李中深有體會(huì)地說(shuō)道，“就像習(xí)近平總書(shū)記一直強(qiáng)調(diào)的那樣，要講好中國(guó)故事、傳播好中國(guó)聲音?？蒲腥藛T不僅要將科研做好，同時(shí)也要講好科研故事，讓盡可能多的人受益于我們的科研成果?！?/p>

▲2016年，李中（中）獲得英國(guó)材料、礦物和礦業(yè)學(xué)會(huì)（IOM3）舉辦的世界青年講座比賽第一名

在新加坡的研究經(jīng)歷讓李中更深刻地認(rèn)識(shí)到挖掘臨床需求和開(kāi)展交流合作的重要性。他意識(shí)到如果要做好醫(yī)工結(jié)合的交叉學(xué)科研究，就必須增強(qiáng)自己在醫(yī)學(xué)方面的知識(shí)儲(chǔ)備。因此，尋找醫(yī)學(xué)院的博士后機(jī)會(huì)，成為他下一階段的目標(biāo)?！拔乙恢敝雷约合胍鍪裁?，也知道其中的風(fēng)險(xiǎn)。作為一個(gè)從機(jī)械工程跨領(lǐng)域來(lái)研究生物醫(yī)學(xué)的研究人員，我覺(jué)得自己最大的幸運(yùn)是遇到了鼓勵(lì)我大膽嘗試、一路給我指引的良師益友。”

器官芯片，新興未來(lái)技術(shù)

2018年，憑借優(yōu)秀的科研成果和對(duì)醫(yī)工結(jié)合研究的熱情，李中獲得了美國(guó)匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科系的博士后職位，導(dǎo)師是國(guó)際知名的生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家、匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科系杰出教授段崇智教授?！岸谓淌诤土趾浇淌诘闹笇?dǎo)大大加深了我對(duì)骨科尤其是關(guān)節(jié)疾病的認(rèn)知，他們對(duì)骨科研究的熱愛(ài)也深深感染著我?！?年間，李中不懈努力，在骨科器官芯片研究領(lǐng)域做出了斐然成果。他先后獲得了美國(guó)骨科研究學(xué)會(huì)（ORS）“減少、替代、優(yōu)化”獎(jiǎng)（3Rs Award）、維克森林再生醫(yī)學(xué)研究所（WFIRM）青年科學(xué)家獎(jiǎng)，以及組織工程與再生醫(yī)學(xué)國(guó)際學(xué)會(huì)美洲分會(huì)的學(xué)生與青年科學(xué)家科學(xué)卓越獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

創(chuàng)新性交叉學(xué)科研究對(duì)李中有著巨大的吸引力?！捌鞴傩酒芯康镊攘υ谟谒抢霉こ?、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的最新方法和技術(shù)來(lái)解決醫(yī)療問(wèn)題?！崩萌梭w間充質(zhì)干細(xì)胞和3D打印技術(shù)，李中在微流控體系中構(gòu)造了第一個(gè)包含4種組織的人體膝關(guān)節(jié)器官芯片——“迷你關(guān)節(jié)”。通過(guò)調(diào)控培養(yǎng)環(huán)境就能在此芯片中實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)組織間的“對(duì)話(huà)”，進(jìn)而研究膝關(guān)節(jié)疾病發(fā)病機(jī)理并測(cè)試藥物。于方寸之間復(fù)刻的微縮版人體器官為醫(yī)學(xué)研究提供了一種準(zhǔn)確度高、小巧靈活的高通量分析測(cè)試平臺(tái)，這讓器官芯片研究在近年來(lái)發(fā)展迅猛。李中進(jìn)一步補(bǔ)充道：“人體器官芯片可利用特定個(gè)體的細(xì)胞構(gòu)建而成，科研人員可借此進(jìn)行個(gè)體化的病理研究和藥物開(kāi)發(fā)?！痹诋?dāng)下個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展趨勢(shì)下，這無(wú)疑是一個(gè)十分吸睛的亮點(diǎn)。

在匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科系的工作告一段落后，李中受邀加入醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系擔(dān)任研究助理教授，利用器官芯片技術(shù)對(duì)關(guān)節(jié)疼痛機(jī)理進(jìn)行探索。2022年是李中在科研征途上的第十年和進(jìn)入器官芯片領(lǐng)域的第五年，經(jīng)歷了這些年在海外的磨煉與積淀，他內(nèi)心里回國(guó)效力的想法日益強(qiáng)烈。

▲2019年，李中（右一）在匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院進(jìn)行博士后研究時(shí)與實(shí)驗(yàn)室本科生合影

此時(shí)，大洋彼岸的港中大面向全球推出了一項(xiàng)校長(zhǎng)特聘青年教授人才計(jì)劃。此計(jì)劃旨在吸引全球范圍內(nèi)極具潛力的青年學(xué)者加盟港中大，以推動(dòng)《香港中文大學(xué)策略計(jì)劃2021—2025》中提出的4個(gè)重點(diǎn)科研領(lǐng)域的快速發(fā)展。李中當(dāng)即提交申請(qǐng)，在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)歷篩選及三輪面試后最終在幾百名申請(qǐng)者中脫穎而出，成為當(dāng)年5位入選者之一。堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、應(yīng)需而動(dòng)，不斷挑戰(zhàn)自我、開(kāi)辟新的領(lǐng)域，在摸索中保持定力，堅(jiān)定追求科研興趣與夢(mèng)想，這正是李中最終獲得青睞的關(guān)鍵所在。

李中于2022年加入港中大工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系由學(xué)校工學(xué)院和醫(yī)學(xué)院合作成立，雖只成立了短短5年，但發(fā)展非常迅速，已在最新的軟科排名中高居全球第13?！拔蚁Ｍ麖呐R床需求出發(fā)，利用醫(yī)工結(jié)合的手段開(kāi)展基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化研究。港中大的醫(yī)學(xué)和工學(xué)研究底蘊(yùn)深厚，加入港中大生醫(yī)工系是一個(gè)非常棒的選擇?！?/p>

在學(xué)校的支持下，李中迅速組建了包括博士后、博士生、碩士生和研究助理在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)?！拔覍?huì)延續(xù)此前的研究方向，繼續(xù)利用器官芯片和生物材料解決骨科難題。”成為導(dǎo)師之后繁雜而又充實(shí)的工作，令李中甚是懷念從前純粹埋首研究的美好?！澳鞘且欢螌⒆约旱纳钆c課題融為一體的時(shí)光，我可以心無(wú)旁騖，專(zhuān)注于自己的項(xiàng)目研究?！闭蜻@份懷念，李中在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上，努力營(yíng)造積極向上的團(tuán)隊(duì)氛圍，廣泛開(kāi)展合作，讓團(tuán)隊(duì)成員發(fā)揮所長(zhǎng)，盡情追求自己的科研夢(mèng)想。“我通常并不會(huì)給他們規(guī)定具體的研究?jī)?nèi)容，我更希望他們來(lái)告訴我自己的興趣和特長(zhǎng)所在，我們一起尋找結(jié)合點(diǎn)，發(fā)揮個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，相互協(xié)作，高效且富有激情地投入研究當(dāng)中。當(dāng)離別的時(shí)刻到來(lái)，我希望每個(gè)人都能收獲滿(mǎn)滿(mǎn)。”

在工作中，李中也十分注重讓學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)和科研項(xiàng)目掌握將來(lái)職業(yè)發(fā)展所需要的思維方式和工作技能?！拔蚁Ｍ?，每一位團(tuán)隊(duì)成員在我們實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷，能幫助他們更好地實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值?！?/p>

器官芯片在藥物開(kāi)發(fā)行業(yè)及個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域都有可觀(guān)的發(fā)展前景。香港特別行政區(qū)政府和港中大非常重視校企合作，大力支持科研人員進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化以造福社會(huì)。李中目前也是香港特別行政區(qū)政府的重點(diǎn)項(xiàng)目InnoHK創(chuàng)新香港研發(fā)平臺(tái)下轄的神經(jīng)肌肉骨骼再生醫(yī)學(xué)中心（CNRM）的成員。神經(jīng)肌肉骨骼再生醫(yī)學(xué)中心匯聚了來(lái)自港中大和瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院的頂尖科研人員，共同致力于推動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)與骨科疾病相關(guān)的科研成果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

“另外，香港特別行政區(qū)政府與科技部、自然科學(xué)基金委等近年來(lái)均加大力度支持兩地科研院校開(kāi)展合作科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目加強(qiáng)了香港與內(nèi)地，尤其是與大灣區(qū)城市的交流，同時(shí)也促進(jìn)了企業(yè)和科研院所的合作?！?022年11月，國(guó)家自然科學(xué)基金委和港中大聯(lián)合舉辦了“骨與關(guān)節(jié)軟骨退變和再生學(xué)術(shù)研討會(huì)”。這對(duì)李中來(lái)說(shuō)，便是一個(gè)非常寶貴的機(jī)會(huì)。“很幸運(yùn)能借這個(gè)機(jī)會(huì)向包括段崇智校長(zhǎng)、張英澤院士、秦嶺教授在內(nèi)的眾多骨與關(guān)節(jié)疾病領(lǐng)域的專(zhuān)家請(qǐng)教學(xué)習(xí)。我非常期待以后能與內(nèi)地的同行們深入交流，發(fā)揮兩地各自的科研優(yōu)勢(shì)，深入開(kāi)展合作，為香港乃至國(guó)家在器官芯片和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科技進(jìn)步貢獻(xiàn)力量?！?/p>

責(zé)編 | 王芳