馬夢珂

21世紀(jì)，生命科學(xué)和生物技術(shù)將成為科技的潮流，使人類的社會形態(tài)和生活方式發(fā)生改變。作為社會發(fā)展基礎(chǔ)的制造技術(shù)，該學(xué)科也在為人類的生命質(zhì)量提高而不懈努力。在人的生命發(fā)展歷程中，組織和器官缺損是人類健康面臨的主要危害之一，在全球具有很大的市場空間。隨著生物增材制造技術(shù)的發(fā)展，未來人類組織和器官缺損替代修復(fù)有望成為可能。

“傳統(tǒng)的制造，我們?nèi)ピ煲粡堊雷?、一把椅子，造出來的東西是沒有生命的。而生物制造是傳統(tǒng)制造學(xué)科與生命材料等學(xué)科交叉以后，形成的一個新興的交叉學(xué)科，它造出來的東西是面向人、有活性的，所以它造的東西存在后期生長的問題?！鄙虾４髮W(xué)教授劉媛媛說。十余年來，她和研究團隊一直圍繞生物制造與生物增材制造等領(lǐng)域開展研究工作，在健康中國戰(zhàn)略目標(biāo)的提出背景之下，他們一直在用自己獨有的研究特色，為祖國的生物制造醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展助力前行，立志用科研成果為人民的生命健康帶去福音。

深入生物制造

奮斗的意義在劉媛媛身上體現(xiàn)得淋漓盡致。從最開始接觸科研到之后科研方向的轉(zhuǎn)換與歷練，對于劉媛媛來說，是一種挑戰(zhàn)，也是發(fā)現(xiàn)自己潛力的過程。

從本科到博士，她一直扎根在控制工程專業(yè)領(lǐng)域中，積累了豐富的科研經(jīng)驗。在上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后，劉媛媛順利來到了上海大學(xué)快速制造工程中心從事科研工作。在她的介紹下，記者了解到，上海大學(xué)快速制造工程中心是由華中科技大學(xué)和上海大學(xué)共同組建，是面向?qū)W校、面向上海、面向長江三角洲、面向全國的高新技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用中心，主要從事面向新產(chǎn)品開發(fā)的快速成形技術(shù)、快速制模技術(shù)等的研究與應(yīng)用?！霸谠械目蒲蓄I(lǐng)域中前行開拓多年，相較于理論研究我更愿意從事一些看得見、摸得著的工作?！痹谶@一平臺之上，劉媛媛開始將自己在控制領(lǐng)域所積累的研究經(jīng)驗和中心致力的研究方向相結(jié)合，開展一系列探索。

生物制造技術(shù)應(yīng)用各種生物制造方法，快速制造表面復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從加工能力、產(chǎn)品功能、加工效率、加工成本等不同角度解決常規(guī)微納制造的“瓶頸性”制造難題，為人類的健康、保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)，使制造科學(xué)發(fā)生一場新的革命。最初接觸到這一研究領(lǐng)域時，劉媛媛直言自己很興奮，“當(dāng)時我就覺得這個技術(shù)很神奇，它居然將人工構(gòu)建的物質(zhì)植入人體，在促進原有的器官生長完之后，原本植入的東西就會代謝消失，從而實現(xiàn)完美修復(fù)”。

在中心團隊的研究積累之上，劉媛媛之前在控制方向上所積累的研究經(jīng)驗，很快就在交叉學(xué)科中體現(xiàn)了出來。在她看來，生物制造的過程一定要符合發(fā)育的過程，就像一個孩子的成長歷程一樣，其出生之后，怎樣將其養(yǎng)大、養(yǎng)成一個優(yōu)秀的人，都要考慮進去?！斑@就屬于一個調(diào)控的過程?！眲㈡骆抡f。而當(dāng)她將生物制造領(lǐng)域與原來的學(xué)科知識完美融合起來時，其創(chuàng)新想法也隨之涌現(xiàn)。

團隊合作攻關(guān)不輟

人生就是一個不斷歷練、成長的過程。博士畢業(yè)，工作單位的改變、研究方向的改變，劉媛媛直言自己也曾經(jīng)歷過一系列的迷茫，當(dāng)時她的內(nèi)心最簡單樸素的想法就是腳踏實地，在研究崗位上不斷磨煉，一步步積累，形成自己的研究優(yōu)勢。而在將這份工作當(dāng)成自己人生的事業(yè)奮斗開拓的同時，她也逐步走入了研究正軌，和團隊通過不斷探索，取得了一系列創(chuàng)新性的科研成果。

與其他團隊不同的是，劉媛媛所在的科研團隊是一支有著多學(xué)科方向的科研隊伍。他們會在自己原有的技術(shù)積累背景下，將這些技術(shù)融合起來共同去解決生物制造組織器官修復(fù)的共同問題。在生物制造的過程中，劉媛媛團隊在保證形似的同時，更加追求神似，即讓其功能和組織修復(fù)到逼近天然的狀態(tài)。“所以我們制造所用的原料都是有生物相容性的材料，將這些東西用工程的方法組裝起來，去修復(fù)組織器官的缺損?！眲㈡骆抡f。多年來，他們就將研究聚焦在這一領(lǐng)域，開展了一系列創(chuàng)新性探索。通過研究開拓，2014—2015年，劉媛媛課題組率先在3D打印領(lǐng)域提出了比較顛覆的3D打印系統(tǒng)設(shè)計流程，在領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了一定的影響力。

一般來說，常規(guī)的3D打印體系主要分為建模—切片—制造三步。但是，劉媛媛課題組卻認(rèn)為：傳統(tǒng)的制造方式，在生物制造體系中并不適用。因為人體的天然組織器官中會有一些尺度的信息，而其獨有的特性沒有辦法用計算機來建模，如果通過完全建模且在模型驅(qū)動下制造，往往造不出逼真的仿生效果。在這一背景下，劉媛媛課題組提出了在原有的建模到切片的制造體系下，加入工藝管理模塊，將物理場的調(diào)控作用融入3D打印的過程中，借助溫度場、電場、磁場、光場等物理場，迫使打印的對象發(fā)生某種反應(yīng)，甚至發(fā)生某種調(diào)控作用，進而實現(xiàn)仿生的目的。這一方法摒棄了傳統(tǒng)模型制造的弊端，提出了更為顛覆性的策略，為生物制造領(lǐng)域提供了更為堅實的科技支撐。而劉媛媛團隊也將研究成果在《機械工程學(xué)報》上進行了發(fā)表。經(jīng)過多年的研究實踐證明：生物制造通過單一的3D打印工藝是解決不了的，必須通過多種物理層復(fù)合。而他們也是領(lǐng)域內(nèi)早期提出這一研究理念的科研團隊。

從事科研多年來，劉媛媛也憑借扎實的科研功底及創(chuàng)新的科研想法獲得軍委科技委重點項目、國家自然科學(xué)基金項目以及省部級和醫(yī)院委托項目等多項項目支持，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，獲發(fā)明專利授權(quán)30余項，榮獲第二十屆國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)特等獎，第20屆中國國際高新技術(shù)成果交易會優(yōu)秀產(chǎn)品獎，多項成果在美國物理聯(lián)合會下的AIP ADVANCE雜志以高亮論文的形式刊出，并被Science Daily、Science News轉(zhuǎn)載，研究工作也得到了中央電視臺、《科技日報》等媒體的報道。

將研究扎根臨床

科研之路坎坷常在。在劉媛媛看來，有時在科研之路上經(jīng)歷了低潮，人反而更加理性、更加客觀。生活中，家人對她無私的支持，就是她堅強的后盾。骨子里對于這份事業(yè)的堅持，也讓她更加要強、不服輸。

猶記得最初劉媛媛深入到生物制造領(lǐng)域中時，她也遇到了一系列研究瓶頸。為了能盡快地走出思維的局限，她還曾于2016年、2018年，分別赴美國密歇根大學(xué)、加拿大多倫多大學(xué)從事訪問交流，而這兩趟研究之旅也讓劉媛媛備受感染?！皣饪蒲泄ぷ髡吣欠N踏實的工匠精神，對我的觸動很大，回國之后我在做研究的時候也會不斷告誡學(xué)生，生物制造的典型特征是‘高級訂制，只有把東西給制造出來，才能真正造福社會、造福人類?！眲㈡骆抡f。

如今，作為博士生導(dǎo)師，只要時間允許，劉媛媛就會扎根在實驗室一線，和學(xué)生一起做實驗?！叭绻胱屪约菏种械募夹g(shù)持續(xù)發(fā)展、實實在在地落地生根，不斷地實驗、歷練是極為必要的?！眲㈡骆抡f。因此，現(xiàn)如今劉媛媛所在課題組的研究對象都是面向醫(yī)院的臨床問題，將研究真正地面向臨床所需。

而對于學(xué)生的培養(yǎng)，她也會從科研基礎(chǔ)及人生道路上給予他們很多指導(dǎo)性的意見，告訴學(xué)生在生物制造領(lǐng)域中，研究視野的開闊、綜合能力的提升和主動學(xué)習(xí)能力的重要性;告訴他們?nèi)绻麑⑸镏圃熳鳛樽约旱娜松聵I(yè)，怎樣在這個領(lǐng)域中去成長、去規(guī)劃。在劉媛媛看來，教書和育人同樣重要，而她多年來也一直踐行著這一準(zhǔn)則。

人生之路漫長。在未來的科研道路上，劉媛媛還將和研究團隊成員深入到生物制造領(lǐng)域“卡脖子”的科研問題中，集中團隊力量解決一些亟須解決的技術(shù)問題，在和臨床對接之后，將研究推向轉(zhuǎn)化和落地?！白鳛榻徊鎸W(xué)科，緊密地對接臨床問題，梳理目前這個領(lǐng)域本身能夠應(yīng)對的一些問題，將其做成產(chǎn)品，這就是我們的出路，也是我們不斷前行的宗旨。”劉媛媛說。未來，她和研究團隊仍舊任重而道遠！