科技明星和重大發明：2022年度上海市科學技術獎獲獎名單正式公佈_風聞

專訪上海市科學技術獎得主

作者／  IT時報記者  範昕茹

編輯／ 王昕  孫妍

近日，2022年度上海市科學技術獎獲獎名單正式公佈，共計授獎316項（人）。唯一的一個科技功臣獎頒發給了中國科學院院士、復旦大學先進材料實驗室主任趙東元教授，復旦大學附屬華山醫院感染科主任張文宏帶領的團隊收穫了“科學技術普及獎”類別中唯一的“特等獎”。

本期《IT時報》除了帶你走近趙東元、張文宏兩位“科技明星”之外，還將聚焦上海市技術發明獎僅有的兩個特等獎，看上海科技人如何用科學創造神奇，用鑽研攀登技術的高峯。

造孔之人 步履不停

記上海市科技功臣獎得主

**“布袋院士”**趙東元

趙東元拎着布袋的這張照片曾上過熱搜

在2022年度上海市科學技術獎中，曾經獲得國家自然科學獎一等獎的中國科學院院士、復旦大學化學系教授趙東元獲得科技功臣獎。

時隔2年再次見到趙東元教授，是在復旦江灣校區的一個報告廳裏。上一次，他即將啓程去北京人民大會堂領取國家自然科學獎一等獎，身着西裝，打着領帶，身上更多的是獲獎之後的興奮。

這一次，出現在復旦江灣校區的趙東元顯得更加隨性。深藍色的休閒外套裏穿了件條紋襯衫，看起來輕鬆又舒適。“歡迎大家，後邊我去上課，上完課再來跟大家見面。”簡短地做完報告，趙東元起身，匆匆和在場的記者交代了幾句，便一路小跑着離開了會場。

一旁的工作人員連忙解釋：“今天上午趙老師在邯鄲校區還有課，上完課他會回來，接受大家的提問。”

疫情讓很多事陷入停滯，但這個調侃自己“只會造孔”的趙東元，卻步履不停，用自己造的孔，幹了不少大事。

介孔材料領域的全球權威專家

“介孔材料是一種多孔材料，孔徑在2納米至50納米。”趙東元的報告依然從介紹他熱愛的介孔材料開始。

介孔材料是20世紀發展起來的嶄新材料體系，具有規則排列、大小可調的孔道結構及高的比表面積和大的吸附容量，在大分子催化、吸附與分離、納米組裝及生物化學等眾多領域具有廣泛的應用前景。

但在自然界中，除了植物體中，幾乎不存在其他有機介孔材料。“所以我們就想，能不能創造一些有機的介孔。”趙東元説，“能自主調整介孔的尺寸和結構，甚至將材料用於工業化生產。”

這個“拍腦袋”想出來的念頭，在5年後成了真。2005年，趙東元在《德國應用化學》(Angew Chem)上發表文章，在“有機—無機自組裝”的基礎上首次提出“有機—有機自組裝”的新方法，並將實驗方法公之於眾。經過12年的探索，2017年，趙東元又在此基礎上完成了有序介孔高分子和碳材料的創制。截至目前，這篇論文被引超過3000次，吸引了60多個國家和地區的1500多家科研機構跟蹤研究，利用相似方法研究發表的論文逾5萬篇。

2012年至2019年，趙東元連續八年被科睿唯安列為全球化學、材料兩個領域的“高被引科學家”，2020年被Science Watch列為介孔材料領域發表論文、引用率全世界排名第一的科學家。

天生我“材”必有用

堅信“天生我‘材’必有用”的趙東元一直在嘗試將自己的科學成果產業化。這幾年，經過不斷壓縮成本，趙東元團隊的科研成果已經能投入到工業化生產中，展開大規模製備。

在原油製造行業，我國每年使用的7億噸原油中，有3億噸是重油、渣油。由於重油、渣油成分複雜，想要將重油、渣油轉化成高品質油，往往需要十多種催化劑的介入，而且效果並不好，稍有不慎就會導致結焦（變成焦碳塊）。

利用孔介材料的特殊結構，趙東元創制了一種殼核結構的介孔小球。這種小球外殼孔徑大，內核孔徑小，外殼好像分子篩，可以把渣油裏的雜質擋在“門”外，也能在低價值的重油、渣油這些大分子進入時將分子裂化。之後，被裂化的分子經由內核的精加工，成為汽油、柴油等高附加值液體燃料。

在使用這種梯度孔徑的分子篩催化劑後，齊魯石化六年來生產效率提高了1.5%，每年增加150萬噸高品質油品，相當於增加了幾十億元的產值。即便如此，趙東元還不滿足。他説：“我們還想用這樣的概念把催化劑做成液體，讓它既是孔，又能流動。”

十多年來，趙東元團隊一共創造了19種新型介孔材料，全部以FDU(復旦大學)命名。這些新型介孔材料已經進行了千噸級生產，為國內外研究單位提供實驗試劑，在加氫裂化、蛋白質分離、固定化酶和生物玻璃補骨材料等應用方面取得了較好的效果。

“一輩子都研究不完”

儘管近些年來找到新結構的難度越來越大，但介孔材料的基礎研究離終點還很遠。只要説起介孔材料，趙東元的奇思妙想就好像怎麼也用不完。

曾經，趙東元帶着兒子玩樂高的時候，想到了介孔材料的模塊化自組裝。近來，他又在公園看孩子玩吹氣球時，開始思考研發“會呼吸的孔”，讓介孔的孔徑大小能根據氣流的變化而改變，或是孔可以像開關一樣在“0/1”之間的狀態切換……

“化學實在太有趣了，”趙東元説，“介孔材料對我來説，真是一輩子都研究不完。”這個在介孔材料領域鑽研了20多年孔的趙東元，還想着怎麼利用他造出來的那些孔，去改造血管，去變成可穿戴的材料，去讓這個世界變得更加多彩。

拋開私心   做真正的大科普

記上海市科學技術普及獎特等獎

張文宏團隊

2022年度上海市科學技術獎獲獎項目出爐，復旦大學附屬華山醫院感染科主任張文宏及其團隊的“新冠疫情下的全民抗疫與健康生活科普”項目獲上海市科學技術普及獎特等獎。

消除疫情帶來的恐懼

3年前，新冠疫情出現沒多久，2020年1月17日，世衞組織發佈了“2019新型冠狀病毒指南”，這是世衞組織發佈的第一個有關新冠病毒的指南。幾乎是指南發佈的第一時間，張文宏就組織團隊將文章翻譯成中文，發佈時，已是凌晨。

沒想到，這篇文章當天的閲讀量就已經超過了300萬。而在疫情前，“華山感染”微信公眾號上的文章單篇閲讀量很少有過10萬的。1月18日，世衞組織發佈《大眾如何預防新型冠狀病毒》，“華山感染”又是第一時間翻譯轉發。文章發出後，6小時閲讀量就高達1550萬。

做科普帶來的責任感和成就感激勵着整個團隊不斷向前。疫情期間，正是感染科最忙的時候。團隊裏每個人不僅要忙工作，還得抽出時間來做科普，十分辛苦。但當時，疫情來勢洶洶，民眾對疫情還不瞭解，所有人陷入對未知的恐懼之中，張文宏和團隊必須迅速行動，把最新、最專業、最前沿的知識傳遞出去。“這時候最恐懼的不是我們一線的醫務工作者，更加恐懼的是民眾，”張文宏説，“我們得把正確的聲音傳遞出去，不能真理還沒出來，謠言已經滿世界跑了。”

華山醫院感染科主治醫師阮巧玲清楚記得，那段時間，為了及時把文章發出去，團隊成員大多隻能利用休息時間編稿子、發稿子。“最誇張的一次是在凌晨3點多，”她説，“有時候排版都是在地鐵上完成的，所以我們很多文章的發佈時間都是在凌晨。”

溝通的重要性不亞於救治

“現在不僅僅是醫生一個人在戰鬥，從現在開始每個人都是戰士”“最好的藥就是免疫力”“你覺得很悶嗎？病毒也被你悶死了”等金句，也讓張文宏成了“網紅”。經由“華山感染”公眾號這個窗口，30多篇原創文章及時將疫情走向、防控政策傳遞了出去，也讓糞口傳播、氣溶膠傳播等晦澀難懂的疫情知識成為人人都懂的防疫術語。

都説趁熱打鐵，2020年，張文宏帶領團隊以國內外新冠的研究進展為基礎，用老百姓能聽得懂的語言將新冠防治知識編成了科普書籍《張文宏教授支招防控新型冠狀病毒》出版。隨後，該書籍被翻譯成18國語言版本，被分發到世界各地，助力全球抗疫。為了擴大傳染病防治的科普，張文宏和團隊將《張文宏説傳染》一書的版税全部捐贈，將圖書贈送給全國參與抗疫的醫務工作者和社區工作者，把科普的聲音傳得更遠。

2020年，時任中國駐美大使崔天凱還手書感謝信寄給張文宏，感謝他在危急時刻為留美華僑和留學生進行的新冠科普。當時，疫情全球肆虐，也割斷了各個國家之間的聯繫。身在國內的父母，十分憂心遠在國外的兒女。受我國駐外使館的邀請，張文宏頻頻現身，與海外華人華僑、留學生代表視頻連線，為他們科普防疫知識，講解正確的應對之策。他的出現，減輕了海外華僑、留學生心中的恐懼，也熨平了國內父母的焦慮和憂心。

“我始終相信，我們跟民眾之間透明、科學的溝通是至關重要的，”張文宏説，“其重要性其實不亞於我們對一線病患的救治。”

科普工作要和老百姓站在一起

隨着新媒體手段的普及，科普漸漸變成一個大賽道。越來越多的醫務工作者開始在各大平台科普。“醫生做科普的動力是什麼？可能有人會説，為了讓更多公眾認識，來門診找這位醫生看病。我認為這是‘小科普’。”從決定開設公眾號，做科普的那天起，張文宏就認定醫生要跳出自己的醫療圈，拋開科普讓自己獲益的私心，回應老百姓關切的健康問題，講老百姓想知道、聽得懂的醫學知識，做真正的“大科普”。

“科普不是打賞別人，不是我們醫生平時擅長看什麼病就做什麼科普。科普也不能僅展示抓人眼球的部分。”張文宏説，“只有堅持，才能形成自己的品牌，而科普工作只有和老百姓站在一起，才能真正打動人。”

最近，各地陸陸續續又開始有散發疫情，不少人開始“二陽”。不過，這一次，張文宏和團隊卻顯得很低調，沒有急着去做太多科普，發文章。“這次‘二陽’出來以後，其實並沒有過多地影響到整個社會生活，”張文宏解釋説，“如果民眾都能夠有條不紊地應對，都能理解，那我們就沒必要過多地宣揚這件事。”

而今，疫情的風波已經平息。告別了“網紅”的身份，張文宏顯得特別安心。張文宏和團隊也將目光轉向疫情之外的科普——整個傳染病領域的科普，他準備繼續用老百姓聽得懂的話，把科學傳播出去。

為C919披上一件“金絲軟甲”

記上海市技術發明獎特等獎

“航空航天大型曲面蒙皮/

箱底雙五軸鏡像銑削技術與裝備”

5月28日12時31分，經歷1小時59分鐘的飛行，國產大飛機C919順利完成全球首次商業載客飛行，平穩降落在北京首都國際機場。歷經幾代人的努力，我國民航運輸市場首次擁有了中國自主研發的噴氣式幹線飛機。

國產大飛機C919順利商飛的背後，少不了上海科技人的技術加持。其中，由上海交通大學、上海拓璞數控科技股份有限公司、上海飛機制造有限公司、上海航天設備製造總廠有限公司、天津航天長征火箭製造有限公司、成都飛機工業（集團）有限責任公司共同完成的“航空航天大型曲面蒙皮/箱底雙五軸鏡像銑削技術與裝備”項目摘得了2022年度上海市技術發明獎特等獎。

40年未攻克的精密製造工藝

説起“蒙皮”，許多人或許還有些陌生。但坐過飛機的人，一定都見過“蒙皮”，它就是飛機的外殼，也是決定飛機疲勞壽命的主承載零件之一。

作為飛機的最表層，蒙皮承受空氣動力作用後，會將作用力傳遞到相連的機身機翼骨架上，飛機蒙皮一旦損壞，會使相關部位強度下降，影響到飛機的性能，危及飛行安全。

在過去40年間，如何製造出高精度的蒙皮，一直是困擾我國產業界的一大難題。我國缺乏相應的精密製造工藝。在精密零件的加工製造過程中，五軸數控機牀是其中較為常見的一種。但傳統的五軸數控機牀所用的刀具通常都很硬，這類刀具不怕硬碰硬，就怕碰到軟東西。項目第一完成人、上海交通大學機械與動力工程學院教授王宇晗解釋説：“因為軟的材料，一碰就變形。”而蒙皮，恰恰就是軟的。

飛機的蒙皮一般由鋁合金材料製成，在寸土寸金的機身上，為了儘可能減輕機身重量，蒙皮的厚度僅有1毫米左右。“它柔軟到什麼程度？”王宇晗説，“你拿一個手指頭按一下，它就會變形。”因為沒有相關的製造設備，過去40年裏，飛機蒙皮的製造只能採用化學腐蝕的方法。但這個方法不僅污染嚴重，而且精度也不高。

國產車銑機牀精度達

頭髮絲的1/50

有沒有什麼辦法，能讓硬刀具也能應付軟材料？帶着這個問題，王宇晗帶領團隊開始了一場長達數十年的探索。最終，王宇晗團隊想出來的辦法是採用“鏡像銑”的工藝，增加材料的剛性，讓軟性材料在加工過程中始終保持足夠的硬度。所謂“鏡像銑”工藝，是把蒙皮當鏡面，鏡面的兩邊，一邊是刀具，一邊是局部支撐，兩邊同步運動，增加零件的局部剛性。

説起來容易，做起來難。**想要實現這一方案，需要鏡面兩邊的機械臂進行五軸聯動，且運動誤差不超過0.1毫米，接近於一根頭髮絲的粗細。**但問題在於，蒙皮面積大，材料最大邊長度可達12米。在這麼大面積的材料上進行如此高精度的運動相當於兩個運動員以足球場為鏡面，進行同步運動，十分困難。

不僅如此，在加工的過程中，由於材料越加工越薄，材料會隨之變軟，這對設備兩邊的距離、施加的力度都有極高要求。剛開始研發的時候，由於設備運動同步性不夠，力度把握不住，經常一不小心就把材料扎一個洞，造成整片蒙皮的損毀。團隊只得不斷嘗試，不斷改良，提升設備的精度。

最終，團隊發明了實時跟蹤工件法向超聲動態穩定測厚與閉環控制技術，將設備的測厚精度較國際水平提升4倍，可加工最小壁厚範圍提高了30%，壁厚精度提高了5倍。不僅如此，團隊發明的鏡像銑柔性編程加工工藝方法，匹配精度較剛性工件匹配方法提高了10倍，輪廓加工精度較國際水平提高了40%。

“五軸機牀對中國來説曾經是遙遠得‘不可觸碰’的東西。”回顧研發的日子，王宇晗感觸良多。中國要實現高端製造，就必須有自己的裝備。經過多年的研發，團隊研發的設備已經實現了全自研，全國產化，而他們發明的技術和設備也被用於國產大飛機C919蒙皮的生產，為C919穿上了一件國產的“金絲軟甲”。

今年6月，從控制器到核心部件全部自主研發、本地生產的拓璞卧式五軸車銑複合加工中心也將投入市場。這台能夠精度達到2微米（頭髮絲直徑的1/50）的全自動車銑機牀可用於複雜零件加工，能夠替代傳統4-5台機牀的工作，為民用產品的精密加工貢獻力量。

神奇因子幫助骨骼像哪吒般“再生”

記上海市技術發明獎特等獎

“載生長因子(rhBMP-2)

高活性骨修復體的創制及臨牀應用”

在華東理工大學實驗室裏，有數不清的實驗瓶，裏面裝滿了一顆顆形狀各異的白色小顆粒。不仔細看，還以為是一顆顆白色的糖果。實際上，這些是帶有活性因子的“人工骨”材料。如果不説，很多人大概很難想象，就是這些看似普通的小顆粒，幫助數以萬計的骨缺損患者重新恢復了健康。這個名為“載生長因子（rhBMP-2）高活性骨修復體的創制及臨牀應用”，由華東理工大學作為第一完成單位的項目，在名校、名醫院、創業企業等單位20多年的聯合攻關下，創新了多項關鍵技術，解決了骨修復臨牀難題，獲得了2022年上海市技術發明獎特等獎。

尋覓“生長因子”

在針對骨損傷的相關治療中，醫療行業曾經普遍存在修復效果不理解、成果慢的問題。之所以存在這樣的現狀，本質是因為材料的生物活性不足，而如何大幅提高材料活性是解決問題的關鍵。

研究證明，骨形態發生蛋白2（BMP-2）是對骨形成作用最強的生長因子之一，有了生長因子介入，斷骨縫隙可以再生“填補空白”，骨損傷也可以更快自主癒合。但提取BMP-2存在不少困難：從動物骨組織中直接提取，不僅含量低、純度低、提取工藝複雜，而且存在動物病原體感染的風險；採用國外的真核細胞表達技術不僅生產成本高，產量也低；此外，人體內環境複雜，生長因子也容易失活。

既然培養生長因子那麼難，不用因子行不行？2000年，剛開始進行研究時，中國科學院院士劉昌勝腦海裏曾冒出這個念頭。但經過多番嘗試，事實證明，“沒有因子還真不行”。

在經過了一系列失敗的嘗試後，劉昌勝想到了利用大腸桿菌來表達、提取rhBMP-2。相比其他的表達方式，大腸桿菌生產成本低，生產過程更為簡單。但事實上，沒有因子不行，有了因子也不一定能行。在利用大腸桿菌進行表達rhBMP-2的過程中，團隊曾遇到過一個難題——從大腸桿菌中表達出的rhBMP-2，沒有活性。

“讓生長因子有活性的關鍵在於找到蛋白質正確的摺疊方式。”劉昌勝解釋道，蛋白質分子起作用依賴於特定的結構，不同的摺疊方式會形成蛋白質不同的結構，從而導致蛋白質不同的特性。而rhBMP-2蛋白質由114個氨基酸構成，想要讓rhBMP-2產生活性，就必須從中找到正確的摺疊方式。

神奇材料幫助“骨再生”

經過多年的研究，最終劉昌勝基於大腸桿菌原核表達系統，發明了高活性重組人骨形態發生蛋白2（rhBMP-2）的規模化生物製造新方法，成功製備出高純度、高活性的rhBMP-2，並實現量產。為更好發揮活性因子的效果，項目組還研究模擬人體骨組織的結構與功能，在國際上首創出“高活性rhBMP-2/類骨磷灰石多級結構”骨修復體及其製備技術。

此舉不僅大幅降低了企業生產成本以及相應的治療成本，骨誘導活性也達到國外產品最好水平，填補了規模化生物製造骨生長因子的技術空白。實際的臨牀試驗也表明，該載rhBMP-2材料安全性強，病人的癒合週期也明顯縮短。這項技術的生物相容性好，關鍵指標達到國際領先水平，獲批國內第一張此類產品註冊證。

研究過程中，項目組發現，材料在幫助骨頭生長的同時，還具有重建血管的作用，能讓周邊的血管網長起來。劉昌勝又想，能否將材料應用在股骨頭壞死的治療中？

有了這個念頭，劉昌勝開始在動物身上進行驗證，想不到效果很好。之後，他又通過臨牀實驗，不斷完善，逐步創新，形成了確實有效的治療方案。“以往股骨頭壞死的患者只能置換人工關節，很多患者5~15年就要翻修，翻修難度大。”劉昌勝説，“但如今，rhBMP-2人工骨材料卻可以幫助骨頭進行重建，實現骨頭的再生。”

如今，項目組研發的相關產品已在全國800餘家醫院累計使用超過30萬例。使用範圍也從最開始的骨折，到後來的股骨頭壞死相關治療，再到牙槽骨的修復……應用範圍越來越廣。由於國內臨牀需求龐大，目前這類骨修復體仍供不應求，企業還在想方設法擴大產能，據悉新生產線正準備動工建設。

對於人工骨材料的應用，劉昌勝還有更多的期待，他期待在這個老齡化的社會，他參與研發的材料能夠應用到針對老年人骨折相關的治療中，幫助老年人減輕手術創傷帶來的痛苦，更好地守護他們的健康。“老齡化是社會共同面臨的現實，”他説，“我們希望能給醫生提供一種新的治療方案。”

排版／ 季嘉穎

圖片／ 採訪對象  東方IC

來源／《IT時報》公眾號vittimes