在微納尺度探索毛細血管的奧秘
——訪上海大學無人艇工程研究院特聘副研究員岳濤

岳濤

我們是在2019年度啟明星的授證交流會上認識岳濤的，一個口音有一點點閩粵話味道、陽光帥氣的大男孩。因為是本年度星友頒證交流會的承辦單位，岳濤和他的小伙伴們忙里忙外，落實好學校安排的各個細節。那天的天氣還是比較涼爽的，但岳濤的襯衫前后都有汗水印記。后面的聯誼聚會和選舉班委等環節，站在臺上的岳濤談吐、表達都有不俗的表現，最終他以坦誠和實在的承諾當選2019級星友群的二位班長之一。這次活動，岳濤給眾星友和所有與會者留下了印象，我們在考慮啟明星采訪對象時自然就想到了他。在傾聽了岳濤的成長經歷和了解了他在科研之路上的追求后，我們越發覺得岳濤是值得采寫的對象，我們的選擇是對的。

遇良師，內在潛能獲挖掘

岳濤1984年出生于湖北宜昌，父親是公務員，母親是國企員工。出生未幾，由于父親工作原因，他隨父母來到廣州定居，直到初中才回到宜昌。岳濤說自己從小并不是那種成績突出的孩子，但是老師發現他蠻喜歡動腦筋想問題，就鼓勵他去參加數學競賽，他沒有辜負老師的期望，通過努力獲得了廣州市級層面的獎項，岳濤說：“現在回想起來，真的要十分感謝老師對我的潛能的發現和鼓勵。參加數學競賽并得到獎項這件事不僅讓我建立了自信，而且讓我發現了自己擅長的東西，這對一個孩子來說非常關鍵。如果沒有人來引導我，我自身的潛力肯定得不到挖掘，極有可能就被埋沒或者沉淪下去了，所以我很幸運在學業的關鍵階段有老師給了我一個正確的方向?！?/p>

這樣建立起來的信心也“反哺”于岳濤的學習上，他的成績得到了很大的提升，數學也成為他的長項和興趣愛好。岳濤回到宜昌上初中后，雖然短期內有一定的不適應，但初二參加全國奧數競賽時仍然獲得了二等獎，一直到初中畢業，他的數學成績都是宜昌市的第一名。甚至到大學，他都會用做數學題的方式讓自己放松，這對他來說是一種游戲和娛樂。高中時，岳濤的成績在學校一直名列前茅，最終如愿進入自己心儀的同濟大學，喜歡數學的岳濤打聽到同濟大學的數學教學，特別是他們的數學教材是國內大學的標桿。

愛數學，走上微機械研究路

通過同濟大學機械系四年的學習，岳濤對機械工程有了一定的了解，他發現自己對機器人和自動控制很感興趣，于是在大四做畢業設計時選擇了進入做機電一體化控制研究的劉釗教授的實驗室。岳濤很想趁做畢業設計的機會，檢驗一下自己四年學習的專業知識有沒有實際用處，或者說想驗證一下自己將書本知識轉化成實際應用的能力。岳濤的畢業論文是要設計一個針對現場工況的綜合監測系統。在劉老師的指導下，他花了半年多的時間最終研制了一個可以監測油溫、發動機狀態等數據的手持終端顯示裝置。這個過程讓岳濤很有成就感。

本科畢業設計完成后岳濤就進入劉教授的實驗室攻讀碩士學位。此時，劉教授和當時從日本東京工業大學留學歸來的朱玉田、俞燕蕾教授等申請到了一個光控微機械方面的863子課題。俞燕雷也是我們啟明星，現在是復旦大學的教授，她在課題中主攻光控材料。劉、朱兩位教授帶領的同濟大學課題組主要負責用這個材料去做微機械。作為課題組一員，岳濤的任務是將光控材料應用于微機械中。

微機械在這里出現了多次，我們讓岳濤解釋一下。岳濤說所謂微機械，其操作尺度為100微米左右，相當于人的一根頭發絲的直徑，這也是人的裸眼能夠分辨的極限。這種尺度的微機械可用于控制微量液體的輸出輸入，實現對微量液體的精確控制。相對于微機械，傳統機械結構（齒輪或軸承等）的尺寸和機構間的響應速度無法與之比擬，而且，微量流體的操控從理念到手法都是完全不同的。譬如岳濤所在的劉、朱兩位教授帶領的同濟大學團隊就是利用光控材料對紫外光敏感的特性（光照后材料可以彎曲），設計了一種特別的機構將光控材料的這一特性轉化為機械運動，實現材料在微機械上的運用。

轉眼到了岳濤碩士畢業的當口，岳濤面臨諸多的選擇：是工作還是繼續讀博，讀博的話是在國內讀還是到國外去看看？由于機械是一個與工程結合得特別緊密的專業，在各行業中需求量大，因此就業的學生占了很大比例，選擇讀博做研究的人很少。但岳濤似乎并沒有受到這些影響，碩士三年的研究堅定了自己要繼續攻博，走科研之路的想法。他深切地感受到，能了解事物本質的基礎研究是創新之源，只有基礎研究取得突破才能推動應用研究和產業發展，從而推動社會進步，他希望通過自己的研究能給社會帶來哪怕一點點的改變，就已經體現了他做科研的價值所在。

2011年在美國舊金山參加IEEE智能機器人系統大會時與導師及同門合影

劉釗老師也希望岳濤繼續走微機械之路，并建議他去發達國家深造，劉釗和朱玉田兩位導師都為他寫了推薦信。當時他考慮的主要是在微機械研究走在前沿的美國和日本的相關高校實驗室。加上對東亞文化感興趣，在大學時選修了日語，所以他把日本的大學研究機構作為首選。在發出近百封郵件后他收到了早稻田、名古屋、九州三所大學的offer，最終選擇名古屋大學是因為該校的福田敏男教授是機器人及微納操控領域的世界級專家，而且福田教授在回復的郵件中展現了他的親和力，對岳濤非常鼓勵，建議他馬上開始申請流程。

經過近一年的入學和獎學金申請，2010年10月2日，岳濤赴名古屋大學工學院微納系統工程系福田敏男教授的團隊攻讀博士學位。當時他的學費是全免的，生活費得到了中國政府的支持，福田教授也給了學生一定的補貼。所以岳濤說他在名古屋大學開始了生活無憂的四年科研好時光。

在扶桑，幸得世界級專家指導

盡管因為福田導師的人格魅力，實驗室團隊的氛圍很好，但初來乍到的岳濤到了這個完全陌生的環境，而且是世界頂尖的實驗室，讓自覺學科基礎不是最好的岳濤備感壓力：首先是語言上，這個國際化的團隊包含各國的學生，交流基本用英文；其次是學術上，有很大的沖擊，很多新儀器設備都沒有見過，不知道從哪里開始學；再次是學習態度上，福田教授希望每個人都有很強的主動性，鼓勵大家去想、敢想的思維方式。

實驗室對新來的博士生要求一個月之內提出科研方案，并在組會上作介紹。一籌莫展之時，實驗室里幾個中國師兄伸出援手，他們幾乎是手把手地把岳濤帶入到生活和科研的正常軌道：包括與導師交流如何凝練科研想法，如何規范地做科研路線規劃和研究方案，甚至細化到如何在PPT上作恰當的展示、表達思想等等。一個月內岳濤根據師兄們提供的信息和建議，結合自己以往的科研經歷提出了一個方案，并在第一次組會上用英語作了展示。盡管做了比較充分的準備，但講的過程中福田教授和其他老師還是給了很多批評，但在批評的同時卻很肯定岳濤能提出自己想法，總體上也是認可他的開題方案的。第一次的組會報告對岳濤是一個綜合的考驗，過程雖然很艱難，但他受益匪淺。

福田教授的實驗室研究各種尺度的機器人，岳濤選擇了與自己研究背景相關的微米級機器人，這種機器人及其操作的尺度是10微米，必須借助顯微鏡來進行研究。目前，針對血管損傷，主要是用非生物材料，如高分子材料做成的人工血管進行替代，但它存在易老化、生物相容性和安全性不足等問題，岳濤從事的課題研究是希望通過機器人將人體本身的細胞構建成人工血管。這一研究也是日本文部科學省一個大的5年計劃的一部分，目標是通過對生物組織和細胞的操作和組裝來構建人工器官（包括血管）。岳濤從剛開始要做一個對單個細胞進行操控的機器人，到后來逐步凝練提升，在博士畢業時他已經完成了人工血管的機器人化高效構建——構建了一套多動能的微流控芯片平臺，集成了很多機器人的操作，包括從目標細胞的增殖、操控、包埋、構建到最終構建成直徑為1毫米的人工血管。

當我們問起福田教授對岳濤的評價時，他暖心地笑了笑說，導師很喜歡他，認為他不僅做事細心，而且為人可靠，交代的事情肯定記得且按時按質完成，讓人放心。不足的地方是還需要更大膽地與人交流。

微齒輪驗證了微米級高速原位光加工技術，該技術是構建多功能微流控芯片的重要基礎，實現了芯片內微環境的精確調控

器官芯片內的毛細血管

赴美國，深度參與微納生物醫藥研發

2014年，岳濤即將博士畢業。他給自己定了一個小目標：如果博士畢業時能夠發一篇比較好的論文，自己就再去美國做博士后，感受一下處于世界科技霸主地位的美國是如何進行科研的。看似隨心的決定背后其實是一顆堅定走科研路線的心，岳濤畢業前果真有一篇文章被微流控領域最好的雜志接受了。已有成果加上福田教授的推薦，岳濤很順利地申請到美國的俄亥俄州立大學。

俄亥俄州立大學的醫學比較出名，特別是微納米技術在生物醫藥領域的應用。岳濤在俄亥俄州立大學兩年間開發了一個微納操控的實時藥物作用評價系統，利用這個系統可以對未知疾病的病理做出工學上的解釋。所謂工學上的解釋，是指從細胞或蛋白的物理機械性能，如軟/硬度、粗糙等形態上觀察病變情況，解釋疾病機理。不同的疾病在物理性能上有不同的表現和特點，可以從形態和物理特性的角度做出分辨。在此期間，岳濤仍一直在關注人工血管方面的進展，當看到加州大學歐文分校有關人工血管的博士后研究項目時立馬就申請并獲批。這樣，岳濤又在歐文分校度過了近兩年的博士后生涯。

雖然都是做人工血管，但日美的設計思路和技術路線不同，前者是用機器人去搭建細胞從而生成血管，而后者是通過微納技術操控細胞生長的環境，讓細胞自己構建生成血管，操控的環境不同，可以形成不同的器官。在歐文分校做博后研究期間，岳濤將自己研制的微流控芯片平臺與器官結合起來做成器官芯片，這樣的器官芯片不僅可以修復、替代血管，還可以用來測試和篩選藥物。而這后一個功能實際上又開拓了一個與藥物創制有關的新的方向。

岳濤解釋，目前抗癌藥藥價奇高在于研發過程的成本很高，過程繁復，通常是從上萬個化合物中進行篩選，一步步進行細胞層面的實驗、動物模型的實驗、臨床實驗，研發時間可能要15年，涉及數十億美元的投入。如果有一種能更有效剔除無效候選藥的工具，就能大大降低研發時間和資金投入。而器官芯片就是這樣一種工具，可以針對不同的疾病開發不同的芯片模型去測試不同的藥物。例如，毛細血管是藥物進入人體的最終部位，把癌細胞嵌入到血管芯片內部，通過往血管芯片注入篩選藥物，就能夠觀察到該藥物對癌細胞的作用，同時也能了解藥物對血管有無副作用。制藥企業對此有巨大的需求。岳濤在博后期間不僅申請了專利，還協助該成果產業化，不少藥企成為他們的客戶。

綜上，岳濤在美國兩地四年的博后科研經歷不僅讓他學術上有很大收獲，也使得他對美國的產學研體系、成果轉化和商業化有了操作層面上較深入的了解和感受。

沐春風，從上大無人艇再出發

2018年，結束四年的博士后研究工作，岳濤加入上海大學無人艇研究團隊。事實上，早在2016年暑假期間，他就到上海大學拜見了無人艇研究團隊的創辦人羅均教授，與羅均老師團隊有了直接接觸與交流，團隊幾位老師對年輕人的期望、培養和呵護之情，讓岳濤非常想加入這個團隊。當然岳濤本人的學習研究經歷，特別他在國際該領域最好的福田敏男教授實驗室的經歷，以及他正在研究的微納機器人在生物醫療方面的應用是無人艇領域非常重要的補充。一個識才、愛才，一個確實有才，這樣雙方一拍即合。

談及未來的科研規劃，岳濤希望能進一步了解血管生成的機理，目前通過操控環境雖然可以生成血管，但是對細胞如何生成血管、環境對血管生成的影響等都還有待深入了解。如何通過微納操控建立特定環境（輸入）與該環境下血管生成效果（輸出）之間的聯系將是岳濤未來研究的重點，也是他這次獲批的啟明星課題的研究方向。

訪問中，岳濤不止一次地說了這樣一段話：“不努力追求很難再上一個更高的臺階，也根本不知道自己的潛質在哪里。也許翻過這堵墻之后就是另外一番風景。”這其實既是他這些年在科研之路上不斷努力的寫照，也是可以跟更多人分享的切身感悟。

翻開2019級啟明星名錄，岳濤目前的職稱還只是講師。相對于不少已是研究員、教授的星友，似乎“低”了點。但我想這也恰恰體現了啟明星計劃扶持青年科技人才的初衷，在他們事業的起步階段給予雪中送炭的支持，助其在科研之路上走得更穩更好。同時我們也注意到上海大學一直在對優秀青年才俊的扶助上有大手筆，剛入職一年不到的岳濤已經受聘為無人艇研究院特聘副研究員就足見他們是厚待有為年輕人的。相信岳濤在這樣暖心的環境中一定會踏實精進，實現自己“用科研推動社會進步”的抱負。