[編者按]依托于中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所，高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室25年前成立。雖然有個拗口的名稱，但該實驗室科研人員所作的研究卻并不令人陌生，既關(guān)乎民生，亦關(guān)乎國防。
一個靈光一現(xiàn)的好想法，從實驗室走向現(xiàn)實，再轉(zhuǎn)向市場，其難度不言而喻。
“雖然我們實驗室所做的大多是基礎(chǔ)性研究，但我們也有的放矢，按著應(yīng)用需求來做，這點毫不含糊�！备咝阅芴沾珊统⒔Y(jié)構(gòu)國家重點實驗室（以下簡稱實驗室）主任施劍林在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示。
他所在的實驗室依托于中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（以下簡稱上海硅酸鹽所），于25年前成立。該實驗室雖然有個拗口的名稱，但該實驗室科研人員所作的研究卻不讓人陌生，既關(guān)乎民生，亦關(guān)乎國防。
納米“廠房”提高催化效率
先進無機材料的研究、開發(fā)和利用，是當(dāng)前材料科學(xué)發(fā)展最迅速、最活躍的前沿領(lǐng)域之一。其探索性強，交叉學(xué)科知識覆蓋面廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。
在成立不算長的時間里，實驗室在高性能陶瓷材料、納米材料、超微結(jié)構(gòu)和計算科學(xué)等方面所取得的成績讓人矚目。
對于環(huán)保人士而言，汽車催化劑不是個陌生的概念。施劍林和他所在的課題組，曾用10年時間，將一種介孔結(jié)構(gòu)的汽車尾氣催化劑從實驗室推向市場。
介孔的孔徑在2~50納米，1納米是1米的十億分之一。施劍林就在這肉眼無法分辨的長度單位上，將介孔改造成“孔道廠房”的組成部分。當(dāng)汽車排放的尾氣通過這些“廠房”時，納米孔道內(nèi)的催化材料便能發(fā)揮作用。這種方法，能大幅減少納米催化材料的用量，提高催化效率，使用壽命也能延長。
可能“生不逢時”，這項介孔結(jié)構(gòu)的汽車尾氣催化劑推向市場后，恰逢國內(nèi)銷售市場比較混亂，不少針對自主品牌的汽車催化劑的銷售價格甚至超過成本。雖然最終結(jié)局很遺憾，但一項有價值的科研成果能得到成功轉(zhuǎn)化在一定程度上已是很幸運的事了。
在生物醫(yī)用材料方面，施劍林和他的團隊不斷努力，最近取得了顯著進展，某些方面已走在國際最前沿。
據(jù)悉，研究人員針對不同藥物分子的大小，把介孔納米顆粒的孔道尺寸分別調(diào)控為2~10納米和10納米以上，分別用于化學(xué)藥物和基因藥物的擔(dān)載輸運；同時調(diào)控介孔納米顆粒的粒徑為30~400納米，并在顆粒表面作適當(dāng)?shù)男揎椄男�，就可把藥物靶向輸送到病變�(nèi)绨┳儾课�，進入細(xì)胞甚至直接進入細(xì)胞核內(nèi)，達到提高療效、減少毒副作用的目的。
“我們做的不僅僅是載體材料，還要做細(xì)胞實驗、活體動物實驗等一整套相關(guān)實驗。等成果出來，未來的目的是能夠在臨床得到應(yīng)用。”施劍林說。
承擔(dān)了“運輸任務(wù)”的納米顆粒載體，在包覆藥物和進行穩(wěn)定性及靶向修飾之后，通過靜脈注射進入人體，它會自動或在外場引導(dǎo)下找到病變部位實施治療，所以是一種低毒高效的化療手段，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點和發(fā)展方向。
此外，結(jié)合了化療、熱療、放射治療以及高強度聚焦超聲無創(chuàng)治療等的多模式癌癥治療模式，也在該實驗室加緊開發(fā)。
為腫瘤診療提供精準(zhǔn)技術(shù)
化學(xué)生物是個熱點領(lǐng)域。對于施劍林所在的課題組而言，去年算是個豐收年。在多功能介孔納米生物材料的設(shè)計、制備與應(yīng)用方面，他們?nèi)〉昧瞬簧龠M展，上海硅酸鹽所研究員步文博的研究成果就是代表之一。
作為高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室副主任，步文博在應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域也干得頗有激情，其研究進展或許將為腫瘤病人帶去福音。
患者去醫(yī)院進行是否有腫瘤的診斷，往往要借助分子影像診斷技術(shù)，通常采用CT、磁共振、熒光這三種診斷方式，但這三種單一的成像診斷方式各有優(yōu)劣，都可能出現(xiàn)難以判斷的情況或誤判。
“為此，我們制備了一種基于多功能上轉(zhuǎn)換發(fā)光的診斷納米探針，在顯微鏡下看上去像個‘芝麻球’，卻可以將多種成像探測模式聯(lián)合于一體�！辈轿牟┰诮邮堋吨袊茖W(xué)報》采訪時說，巧妙地將金納米顆粒與上轉(zhuǎn)化納米顆粒結(jié)合于一體，將此作為CT造影劑和熒光示蹤劑，即可同時實現(xiàn)針對病變組織的紅外激發(fā)上轉(zhuǎn)換熒光成像和增強的CT成像。這樣便能大大提高確診率，為病患提供更精準(zhǔn)的診斷。
多功能納米診療劑，是一種用于高效化療與放療結(jié)合的協(xié)同療法，這也是步文博的研究之一。他談到，放療是臨床上治療癌癥的主要手段，可以精確聚焦定位病人的腫瘤部位，并輔以高能X射線殺死癌細(xì)胞，達到抑制腫瘤生長的目的。
然而，大多數(shù)乏氧腫瘤對X射線不敏感，從而限制了放療技術(shù)的發(fā)展。目前，大多數(shù)化療藥物，如順鉑、紫杉醇等被廣泛用作臨床的放療增敏劑，然而往病人體內(nèi)注射這些大量的自由藥物，常常會對正常組織帶來巨大的毒副作用。因此，需要合成一種新型的多功能納米診療劑來輸運這些具有放療增敏功效的化療藥物，從而實現(xiàn)協(xié)同治療。
為此，研究人員設(shè)計了一種具有核/殼空腔結(jié)構(gòu)的新型多功能納米診療劑，實現(xiàn)針對惡性腫瘤的高效診斷以及協(xié)同治療。
步文博說，在這方面他們已經(jīng)在小白鼠、裸鼠身上進行活體動物實驗，起初確實經(jīng)歷了不少挫折，但后來總算取得成功。
可以預(yù)見的是，通過科研的進一步深入，這些成果將會在未來癌癥的診斷與同步治療中具有更大的應(yīng)用價值。
把陶瓷用到“天”上去
對于陶瓷，大家不會陌生，耐高溫、抗氧化、壽命長的特點，讓其頻繁出現(xiàn)在我們生活的周遭。但你或許不曾想過，陶瓷有可能通過改造成為用作火箭、衛(wèi)星的部件材料。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員董紹明及其團隊就作了這方面的嘗試，而且成功應(yīng)用。
董紹明為該實驗室結(jié)構(gòu)陶瓷工程研究中心（復(fù)合材料研究中心）主任、復(fù)合材料研究課題組組長，他所負(fù)責(zé)的復(fù)合材料課題組，在高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室很有特色。
他在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示，傳統(tǒng)陶瓷都具有脆性，一敲就碎，他們將碳纖維或者碳化硅纖維等引入到復(fù)合材料當(dāng)中，就成為具有陶瓷特性的特殊復(fù)合材料，既有陶瓷所有的優(yōu)點，同時又具備了非脆性。
在航空航天、新能源等領(lǐng)域，高性能陶瓷基復(fù)合材料具有重要的應(yīng)用價值，是新材料研究的重要方向，是開發(fā)相關(guān)技術(shù)的重要材料基礎(chǔ)，亦是一個國家材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。
特別是在飛行器長時飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行和火箭推進系統(tǒng)等極端環(huán)境下，具有耐高溫、高強度、抗氧化耐燒蝕的高性能超高溫結(jié)構(gòu)材料，成為飛行器發(fā)展中一個重大關(guān)鍵技術(shù)，對飛行器制造與應(yīng)用起著舉足輕重的作用。
在民生方面，高性能陶瓷基復(fù)合材料也可以得到應(yīng)用。董紹明說，國外不少高檔汽車的剎車片就是用這種復(fù)合材料做的。一般汽車剎車片大多采用合金所制，使用年限有限，其安全性和可靠性也存在風(fēng)險。比如在復(fù)雜的路面，連續(xù)剎車會造成剎車片的溫度顯著上升，其摩擦系數(shù)也會因此降低，而陶瓷基復(fù)合材料就不會存在這種問題。
如今，高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室的人才隊伍結(jié)構(gòu)仍在不斷優(yōu)化，隊伍代際轉(zhuǎn)移已經(jīng)完成，研究領(lǐng)域也已劃分明細(xì)，還會有更多驚喜等著被發(fā)現(xiàn)。
一個靈光一現(xiàn)的好想法，從實驗室走向現(xiàn)實，再轉(zhuǎn)向市場，其難度不言而喻。
“雖然我們實驗室所做的大多是基礎(chǔ)性研究，但我們也有的放矢，按著應(yīng)用需求來做，這點毫不含糊�！备咝阅芴沾珊统⒔Y(jié)構(gòu)國家重點實驗室（以下簡稱實驗室）主任施劍林在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示。
他所在的實驗室依托于中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（以下簡稱上海硅酸鹽所），于25年前成立。該實驗室雖然有個拗口的名稱，但該實驗室科研人員所作的研究卻不讓人陌生，既關(guān)乎民生，亦關(guān)乎國防。
納米“廠房”提高催化效率
先進無機材料的研究、開發(fā)和利用，是當(dāng)前材料科學(xué)發(fā)展最迅速、最活躍的前沿領(lǐng)域之一。其探索性強，交叉學(xué)科知識覆蓋面廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。
在成立不算長的時間里，實驗室在高性能陶瓷材料、納米材料、超微結(jié)構(gòu)和計算科學(xué)等方面所取得的成績讓人矚目。
對于環(huán)保人士而言，汽車催化劑不是個陌生的概念。施劍林和他所在的課題組，曾用10年時間，將一種介孔結(jié)構(gòu)的汽車尾氣催化劑從實驗室推向市場。
介孔的孔徑在2~50納米，1納米是1米的十億分之一。施劍林就在這肉眼無法分辨的長度單位上，將介孔改造成“孔道廠房”的組成部分。當(dāng)汽車排放的尾氣通過這些“廠房”時，納米孔道內(nèi)的催化材料便能發(fā)揮作用。這種方法，能大幅減少納米催化材料的用量，提高催化效率，使用壽命也能延長。
可能“生不逢時”，這項介孔結(jié)構(gòu)的汽車尾氣催化劑推向市場后，恰逢國內(nèi)銷售市場比較混亂，不少針對自主品牌的汽車催化劑的銷售價格甚至超過成本。雖然最終結(jié)局很遺憾，但一項有價值的科研成果能得到成功轉(zhuǎn)化在一定程度上已是很幸運的事了。
在生物醫(yī)用材料方面，施劍林和他的團隊不斷努力，最近取得了顯著進展，某些方面已走在國際最前沿。
據(jù)悉，研究人員針對不同藥物分子的大小，把介孔納米顆粒的孔道尺寸分別調(diào)控為2~10納米和10納米以上，分別用于化學(xué)藥物和基因藥物的擔(dān)載輸運；同時調(diào)控介孔納米顆粒的粒徑為30~400納米，并在顆粒表面作適當(dāng)?shù)男揎椄男�，就可把藥物靶向輸送到病變�(nèi)绨┳儾课�，進入細(xì)胞甚至直接進入細(xì)胞核內(nèi)，達到提高療效、減少毒副作用的目的。
“我們做的不僅僅是載體材料，還要做細(xì)胞實驗、活體動物實驗等一整套相關(guān)實驗。等成果出來，未來的目的是能夠在臨床得到應(yīng)用。”施劍林說。
承擔(dān)了“運輸任務(wù)”的納米顆粒載體，在包覆藥物和進行穩(wěn)定性及靶向修飾之后，通過靜脈注射進入人體，它會自動或在外場引導(dǎo)下找到病變部位實施治療，所以是一種低毒高效的化療手段，是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點和發(fā)展方向。
此外，結(jié)合了化療、熱療、放射治療以及高強度聚焦超聲無創(chuàng)治療等的多模式癌癥治療模式，也在該實驗室加緊開發(fā)。
為腫瘤診療提供精準(zhǔn)技術(shù)
化學(xué)生物是個熱點領(lǐng)域。對于施劍林所在的課題組而言，去年算是個豐收年。在多功能介孔納米生物材料的設(shè)計、制備與應(yīng)用方面，他們?nèi)〉昧瞬簧龠M展，上海硅酸鹽所研究員步文博的研究成果就是代表之一。
作為高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室副主任，步文博在應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域也干得頗有激情，其研究進展或許將為腫瘤病人帶去福音。
患者去醫(yī)院進行是否有腫瘤的診斷，往往要借助分子影像診斷技術(shù)，通常采用CT、磁共振、熒光這三種診斷方式，但這三種單一的成像診斷方式各有優(yōu)劣，都可能出現(xiàn)難以判斷的情況或誤判。
“為此，我們制備了一種基于多功能上轉(zhuǎn)換發(fā)光的診斷納米探針，在顯微鏡下看上去像個‘芝麻球’，卻可以將多種成像探測模式聯(lián)合于一體�！辈轿牟┰诮邮堋吨袊茖W(xué)報》采訪時說，巧妙地將金納米顆粒與上轉(zhuǎn)化納米顆粒結(jié)合于一體，將此作為CT造影劑和熒光示蹤劑，即可同時實現(xiàn)針對病變組織的紅外激發(fā)上轉(zhuǎn)換熒光成像和增強的CT成像。這樣便能大大提高確診率，為病患提供更精準(zhǔn)的診斷。
多功能納米診療劑，是一種用于高效化療與放療結(jié)合的協(xié)同療法，這也是步文博的研究之一。他談到，放療是臨床上治療癌癥的主要手段，可以精確聚焦定位病人的腫瘤部位，并輔以高能X射線殺死癌細(xì)胞，達到抑制腫瘤生長的目的。
然而，大多數(shù)乏氧腫瘤對X射線不敏感，從而限制了放療技術(shù)的發(fā)展。目前，大多數(shù)化療藥物，如順鉑、紫杉醇等被廣泛用作臨床的放療增敏劑，然而往病人體內(nèi)注射這些大量的自由藥物，常常會對正常組織帶來巨大的毒副作用。因此，需要合成一種新型的多功能納米診療劑來輸運這些具有放療增敏功效的化療藥物，從而實現(xiàn)協(xié)同治療。
為此，研究人員設(shè)計了一種具有核/殼空腔結(jié)構(gòu)的新型多功能納米診療劑，實現(xiàn)針對惡性腫瘤的高效診斷以及協(xié)同治療。
步文博說，在這方面他們已經(jīng)在小白鼠、裸鼠身上進行活體動物實驗，起初確實經(jīng)歷了不少挫折，但后來總算取得成功。
可以預(yù)見的是，通過科研的進一步深入，這些成果將會在未來癌癥的診斷與同步治療中具有更大的應(yīng)用價值。
把陶瓷用到“天”上去
對于陶瓷，大家不會陌生，耐高溫、抗氧化、壽命長的特點，讓其頻繁出現(xiàn)在我們生活的周遭。但你或許不曾想過，陶瓷有可能通過改造成為用作火箭、衛(wèi)星的部件材料。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員董紹明及其團隊就作了這方面的嘗試，而且成功應(yīng)用。
董紹明為該實驗室結(jié)構(gòu)陶瓷工程研究中心（復(fù)合材料研究中心）主任、復(fù)合材料研究課題組組長，他所負(fù)責(zé)的復(fù)合材料課題組，在高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室很有特色。
他在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示，傳統(tǒng)陶瓷都具有脆性，一敲就碎，他們將碳纖維或者碳化硅纖維等引入到復(fù)合材料當(dāng)中，就成為具有陶瓷特性的特殊復(fù)合材料，既有陶瓷所有的優(yōu)點，同時又具備了非脆性。
在航空航天、新能源等領(lǐng)域，高性能陶瓷基復(fù)合材料具有重要的應(yīng)用價值，是新材料研究的重要方向，是開發(fā)相關(guān)技術(shù)的重要材料基礎(chǔ)，亦是一個國家材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。
特別是在飛行器長時飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行和火箭推進系統(tǒng)等極端環(huán)境下，具有耐高溫、高強度、抗氧化耐燒蝕的高性能超高溫結(jié)構(gòu)材料，成為飛行器發(fā)展中一個重大關(guān)鍵技術(shù)，對飛行器制造與應(yīng)用起著舉足輕重的作用。
在民生方面，高性能陶瓷基復(fù)合材料也可以得到應(yīng)用。董紹明說，國外不少高檔汽車的剎車片就是用這種復(fù)合材料做的。一般汽車剎車片大多采用合金所制，使用年限有限，其安全性和可靠性也存在風(fēng)險。比如在復(fù)雜的路面，連續(xù)剎車會造成剎車片的溫度顯著上升，其摩擦系數(shù)也會因此降低，而陶瓷基復(fù)合材料就不會存在這種問題。
如今，高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室的人才隊伍結(jié)構(gòu)仍在不斷優(yōu)化，隊伍代際轉(zhuǎn)移已經(jīng)完成，研究領(lǐng)域也已劃分明細(xì)，還會有更多驚喜等著被發(fā)現(xiàn)。
