本報(bào)記者 雍 黎

　　“我們想通過(guò)自己的努力，做好核心國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備，讓中國(guó)在微納米結(jié)構(gòu)制備方面做到領(lǐng)先?！?/span>

　　在單層石墨烯上打出了直徑5納米的孔，意味著什么？

　　這個(gè)問(wèn)題也許讓普通人一頭霧水，但對(duì)中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科院重慶研究院）精準(zhǔn)醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心的十多名研究人員來(lái)說(shuō)，意義卻不一般——它為實(shí)現(xiàn)更高效、低廉基因測(cè)序技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

　　日前，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院精準(zhǔn)醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心在5納米石墨烯納米孔精確制備技術(shù)研究方面取得進(jìn)展，研究成果發(fā)表在《納米技術(shù)（Nanotechnology）》期刊上，是全球首個(gè)用氦離子在單層石墨烯上制備納米孔的技術(shù)。

　　完成這一成果的，是一支平均年齡不到30歲的團(tuán)隊(duì)，該中心主任王德強(qiáng)是團(tuán)隊(duì)帶頭人?！拔覀兊哪繕?biāo)是在2到3年內(nèi)做出石墨烯納米孔DNA測(cè)序儀，讓人們享受到更便宜的基因測(cè)序服務(wù)。”王德強(qiáng)說(shuō)。

　　降低基因測(cè)序成本

　　說(shuō)起采訪個(gè)人，王德強(qiáng)婉言謝絕。他說(shuō)自己的理念是——“少說(shuō)多做”，重要的是能做出過(guò)硬的成果。

　　不過(guò)說(shuō)起這項(xiàng)技術(shù)和團(tuán)隊(duì)成員，他一下打開(kāi)了話匣子。

　　不少高齡孕婦會(huì)被醫(yī)生推薦做無(wú)創(chuàng)DNA產(chǎn)前檢測(cè)。這種利用第二代基因組測(cè)序技術(shù)來(lái)檢測(cè)唐氏綜合征的方法，準(zhǔn)確率高，且可避免因侵入性診斷帶來(lái)流產(chǎn)、感染風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)，高達(dá)2000元的檢測(cè)費(fèi)用讓許多家庭望而卻步。

　　“高昂的測(cè)序費(fèi)用是目前限制個(gè)性化基因組測(cè)的主要因素?！蓖醯聫?qiáng)介紹，DNA測(cè)序技術(shù)可劃分為三代，目前使用的第二代是化學(xué)方法，速度快、通量高；相比第一代，費(fèi)用雖已大幅降低，但動(dòng)輒幾千一次的價(jià)格還是限制了它的應(yīng)用范圍。而他們研究的方法算是第四代，屬于物理方法，讓DNA通過(guò)納米孔產(chǎn)生電流信號(hào)，通過(guò)分析電流信號(hào)特征，得到DNA的堿基序列信息，完成DNA測(cè)序。

　　DNA的雙螺旋直徑為2.6到2.8納米。如孔直徑太大，可能會(huì)測(cè)不到；孔直徑越小得到的信號(hào)會(huì)越真實(shí)、準(zhǔn)確。因此制備出直徑小于5納米的納米孔是要做新一代DNA測(cè)序技術(shù)的基礎(chǔ)。如果成功做出新一代DNA測(cè)序儀，那測(cè)序一次DNA的費(fèi)用可降到幾百元。

　　“除可以做到大幅提升準(zhǔn)確率外，還可以降低測(cè)序的成本。我們想的是，能讓更多人享受到更便宜的測(cè)序技術(shù)?！蓖醯聫?qiáng)說(shuō)，倘若基因測(cè)序和抽血檢驗(yàn)價(jià)格差不多，就能有更多人享受到更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。

　　在石墨烯上打出納米孔

　　為什么是在石墨烯上打孔？

　　王德強(qiáng)說(shuō)，在納米孔測(cè)序的研究領(lǐng)域中，蛋白孔容易老化、不耐高壓，氮化硅、二氧化硅等材料制備的固態(tài)納米孔厚度普遍太大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單鏈DNA中相鄰堿基之間僅0.34納米的間距，不能準(zhǔn)確識(shí)別。

　　而石墨烯是一種只有一個(gè)原子厚度的準(zhǔn)二維材料，厚度只有0.35納米，能準(zhǔn)確識(shí)別DNA穿孔時(shí)相鄰堿基。而單層石墨烯的制備正是中科院重慶研究院的強(qiáng)項(xiàng)，于是他立刻確定方向——制備單層石墨烯納米孔。

　　如何在單層石墨烯上打出納米孔，是件難度很高的事?！澳壳盀橹?，我們還沒(méi)有看到其他利用氦離子束在單層石墨烯上打孔成功的報(bào)道。”團(tuán)隊(duì)助理研究員何石軒說(shuō)。

　　這個(gè)任務(wù)交到了從日本名古屋大學(xué)回國(guó)的博士鄧云生的手中。“我們用氦離子轟擊的方法打孔，要打出納米級(jí)的孔對(duì)精度要求非常高?！蓖醯聫?qiáng)說(shuō)，單層石墨烯非常薄，稍不合適就會(huì)破，需要很精準(zhǔn)的計(jì)算，讓他欣喜的是鄧云生完成得非常好。

　　“當(dāng)時(shí)使用的設(shè)備是新裝的，全國(guó)只有3臺(tái)，全世界只有10多臺(tái)，相關(guān)的研究文獻(xiàn)根本查不到，只有靠自己摸索?！编囋粕f(shuō)，當(dāng)時(shí)他就跟著廠家前來(lái)安裝設(shè)備的技術(shù)人員學(xué)習(xí)，自己推算公式、計(jì)算轟擊的力量、離子束的校準(zhǔn)度。因?yàn)閱螌邮┘{米孔的制備精度已到亞十納米級(jí)，想要制備出理想中的納米孔需要不斷的重復(fù)試驗(yàn)。

　　打孔這事，鄧云生研究了一年多。當(dāng)時(shí)研究院周?chē)泻芏喙さ?，施工?huì)影響設(shè)備的穩(wěn)定度。于是，在做轟擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，為保證儀器平穩(wěn)，鄧云生把實(shí)驗(yàn)時(shí)間改到晚上，實(shí)行起了美國(guó)上班時(shí)間。

　　可研究的進(jìn)展卻像“蝸牛爬”。有一次放小長(zhǎng)假，鄧云生每天都在實(shí)驗(yàn)室里重復(fù)試驗(yàn)，可竟沒(méi)一次成功，這讓他很沮喪。

　　就在烏云蔽日之時(shí)，王德強(qiáng)走到了鄧云生身邊?！巴踔魅尉湍敲葱Σ[瞇地看著我，給我講解制備方法，分析原因。有一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)步就鼓勵(lì)我，讓我又有了信心?！编囋粕f(shuō)，去年11月當(dāng)?shù)弥约撼晒χ苽?納米孔，他無(wú)比激動(dòng)。

　　現(xiàn)在，鄧云生已能在單層石墨烯上制備出2納米孔了。

　　一顆樸實(shí)愛(ài)國(guó)心

　　中科院微電子研究所博士、德州大學(xué)阿靈頓分校（UTA）和伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校（UIUC）博士后、曾任美國(guó)IBM Watson研究中心研究科學(xué)家……今年39歲的王德強(qiáng)擁有讓人艷羨的履歷。

　　放棄這么好的機(jī)會(huì)回國(guó)，不可惜嗎？對(duì)此，王德強(qiáng)說(shuō)得特別樸實(shí)：“在國(guó)外做科研成果都是國(guó)外的，（我）就是想回國(guó)為國(guó)家、單位作一點(diǎn)貢獻(xiàn)?！?/span>

　　他說(shuō)自己一直關(guān)注著國(guó)內(nèi)的情況，當(dāng)?shù)弥锌圃褐貞c研究院擁有用于納米孔制備的氦離子設(shè)備時(shí)，他意識(shí)到回國(guó)發(fā)揮自己特長(zhǎng)的機(jī)會(huì)來(lái)了。2014年王德強(qiáng)來(lái)到重慶，開(kāi)始組建團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究。

　　“我們團(tuán)隊(duì)成員現(xiàn)在有十多人，來(lái)自電子工程、物理、化學(xué)、生物等不同的學(xué)科?！蓖醯聫?qiáng)說(shuō)，他們做的是一項(xiàng)跨學(xué)科的基礎(chǔ)技術(shù)研究，這項(xiàng)技術(shù)成熟后，不僅可用在DNA測(cè)序上，環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生等眾多領(lǐng)域都可以使用。如今他們已開(kāi)展艾滋病早期監(jiān)測(cè)、肺癌早期監(jiān)測(cè)、外泌體分離等項(xiàng)目的研究，并已取得進(jìn)展。

　　“我們沒(méi)有嚴(yán)格的管理制度，也沒(méi)有高額的獎(jiǎng)金激勵(lì)，靠的都是大家的自覺(jué)性?！蓖醯聫?qiáng)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)的研究人員都是普通的科技工作者，但抱著一個(gè)樸素的想法——把自己所學(xué)得以致用，為國(guó)家科技發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)。

　　他的團(tuán)隊(duì)還有個(gè)“小目標(biāo)”：做核心國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備?！拔覀兿胪ㄟ^(guò)自己的努力，做好核心國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備，讓祖國(guó)在微納米結(jié)構(gòu)制備方面做到領(lǐng)先?！蓖醯聫?qiáng)說(shuō)。

　　人物檔案

　　王德強(qiáng)，生于1978年8月，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院精準(zhǔn)醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心研究員，研究方向?yàn)閱畏肿訖z測(cè)、納米孔DNA測(cè)序等。

　　記者 手記

　　這個(gè)采訪約了很久。王德強(qiáng)一開(kāi)始是拒絕的，經(jīng)多次協(xié)商后，他最終同意接受采訪，但要求主要說(shuō)技術(shù)，并且請(qǐng)中心的兩位助理研究員接受采訪，一直避免談個(gè)人。在美國(guó)IBM Watson研究中心，王德強(qiáng)做的GA晶體管研究是與IBM Watson人工智能系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的項(xiàng)目。說(shuō)到自己的選擇與放棄，他反復(fù)強(qiáng)調(diào)這沒(méi)什么，就是一個(gè)普通的工作，他們也只是普通的科研人員。

　　對(duì)科研工作保持一顆平常心，不拔高、不突出個(gè)人，這就是王德強(qiáng)。在同事眼中，他脾氣很好，永遠(yuǎn)都是笑著鼓勵(lì)他人，很少談自己的過(guò)往，保持著低調(diào)務(wù)實(shí)的工作態(tài)度。除每周會(huì)去爬山鍛煉半天外，他平時(shí)幾乎都呆在單位做研究。