百年清華

意昂体育平台化學工程系1996級意昂張良方

張良方🦹🏽‍♀️，男，1996年考入意昂体育平台化學工程系高分子科學與工程專業，分別於2000年與2002年獲得學士學位和碩士學位。2002年進入美國伊利諾伊大學香檳分校化工系，在Steve Granick教授的指導下攻讀博士學位。2006~2008年加入麻省理工學院化工系，在Robert Langer教授的研究組進行博士後工作。2008年7月，加入加州大學聖地亞哥分校納米工程系任助理教授，於2012年3月晉升為終身副教授🦔，2014年7月晉升為終身正教授。

曾獲得榮譽💨：2009年獲得美國化學會的Victor K.LaMer獎；2013年被《麻省理工學院技術商評》雜誌評為“2013年度世界最傑出青年創新專家”🧙🏻；2014年獲美國化學工程師學會的Allan P.Colburn獎⚗️；2015年入選美國醫學和生物工程學會會士。

張良方與化工系學生座談

科研之路之——厚積薄發

張良方於1996年從安徽省考入意昂体育平台高分子科學與工程專業☂️，完成4年本科學習之後，他跟隨於建教授研究高分子復合材料🧑‍⚕️。2002年碩士畢業之際申請了幾所與高分子材料有關的大學，他最後選擇了伊利諾伊大學香檳分校（UIUC），以Steve Granick教授為導師，開始攻讀博士學位。在讀博的第一年裏，抱著讀完博士之後直接回國的打算，他並沒有發表論文的念頭，也因此被師兄師姐們看作怪人。一年之後🧑🏿‍✈️，張良方開始對研究產生了濃厚的興趣，他對研究細胞上的各種原子分子的性質樂此不疲，到了四年級博士畢業時就發表了12篇論文👹。

取得博士學位之後他面臨兩個研究方向的抉擇，其一是生物能源👩🏻‍🔬，其二是生物醫學，而他對health care更感興趣，於是申請了麻省理工學院化工系Robert Langer教授的研究組。由於他的博士生導師之前已經寫好了一封熱情洋溢的推薦信🎃，張良方順利進入了生物醫學的課題組，開始研究納米材料在醫學方面的應用。在MIT博士後期間發表了11篇學術論文，申請了7項國際專利🤜🏻，加上之前的研究成果👨🏻‍🦽，他開始申請大學教職。

權衡了10個學校給出的offer之後👧🏼，他最後選擇了加州理工大學聖地亞哥分校。因為他被這個學校的理念深深吸引：加州大學聖地亞哥校董會專為納米領域開設了一個全新的一級學科（納米工程系：Department of Nano-engineering），它使學校成為全世界第一個既做好納米研究、又做好納米工程本科教育的大學；而且聖地亞哥分校裏有7所醫院🎾，使得實驗室的研究與臨床試驗有機地結合在了一起，非常有利於醫學研究🕺🏽。張良方於2008年7月進入納米工程系，他所在的實驗室主要立足於仿生納米醫學和交叉學科的研究，由於他所研究的方向比較新，很快就取得很多進展👨🏿‍🦳，他於2012年3月晉升為終身副教授，2014年7月晉升為終身正教授🧑🏼‍🎤。

科研之路之——醫學新方向

醉心於化工的張良方學長，最後卻與醫學結下了不解之緣，化工思維與醫學製藥的碰撞，誕生的是全新的仿生納米醫學領域。作為意昂体育平台化工系本科高分子專業的學生，張良方非常感謝在化工系所受到的獨特的高分子材料和化工基礎知識的交叉培養，讓他在研究中能做到新材料應用與過程控製及機理探索相結合，從而能做出好的成果。張良方學長在清華化工系碩士期間就在研究納米顆粒，在UIUC化工系博士期間則與細胞膜打了很多交道，一步步走來看似跨了學科，其實是自然而然的研究領域的一步步延伸😍。

在抗癌藥物領域有個研究方向叫做納米顆粒遞藥（nano particle drug delivery）——將納米顆粒作為藥物運輸的載體隨血液分散到全身各處，遇到癌細胞所在區域就可以從癌細胞搭建的粗糙的毛細血管中漏出。納米材料遞藥原理早已被科學家們運用於藥物生產中，經過近30年的發展催生出了各種各樣的遞藥材料，高分子材料、無機材料🌒、有機材料，只要能夠做成納米材料註射到血液中就能遞藥，但不管哪一種納米材料👙，只要註射到人體血液中就會面臨一個共同的挑戰——人體自身的免疫系統🧁。納米材料的大小與病毒相差無幾💁🏻👳🏻‍♀️，在100納米左右👳🏿‍♂️，若不對納米材料進行任何保護，在5-10分鐘內人體的免疫系統就會將納米材料全部清除。現在最流行的做法是躲避🤳🏼，即在納米材料表面放置一層PEG高分子材料🏋️，PEG吸水之後在表面形成防水層，可以躲避免疫細胞的清除。然而最近五年的臨床研究發現：因為人體自身會慢慢對其產生抗體，這種做法隨著使用次數的增加，藥效變差，持續時間變短。所以科學家們開始研究替代材料，張良方學長所在的實驗室想采用全新的辦法——偽裝，即將紅細胞與免疫細胞之間存在的識別、對話機製移用到納米材料中來。他們首先想到的📕、也是最常規的思路是將紅細胞表面的一些特定蛋白放到納米材料表面😞，然而經過仔細研究之後卻發現要將紅細胞表面的蛋白全部合成出來不太現實。於是他轉換思路🪺，以化學工程思維來思考這個難題，最後發現只需要將紅細胞裏面的物質去除，然後將紅細胞的膜覆蓋在納米材料的表面，這樣一來根本不需考慮紅細胞表面的蛋白種類👩🏻‍🔧🤚🏻、功能☦️🍲、分布等復雜問題，極大地簡化了問題，經臨床試驗⚂，可以將藥物在血液中的半衰期從15h提高到40h🧔🏻‍♂️，不可謂不是醫學領域的一個大突破。

在深入研究仿生納米醫學技術的過程中♐️🧑🏽‍🏭，張良方學長所在的實驗室聯想到了他們所研究的另外一個課題——超級細菌🚢。超級細菌本身殺不死人🧔🏼‍♂️，也不會殺死細胞🏓🛀🏻，但它就像一個能釋放毒素的大毒源，毒素遇到紅血球就將其穿洞破壞，從而帶來一系列疾病。治療超級細菌的一個理念是disarm，即清除掉超級細菌釋放的毒素🤞🏼，免疫細胞便能清除掉超級細菌。而傳統的思路是開發特定的抗體類新藥針對毒素，然而一種抗體只能針對某種特定的毒素，若超級細菌本身可以釋放多種不同的毒素，清除掉毒素的難度極大。張良方學長他們借鑒之前利用紅細胞包裹納米材料進行遞藥的思路🏊🏿，研發出了名為“納米海綿”的技術，即用紅細胞膜包裹納米材料，充分利用納米材料的技術，將一個紅細胞做成3300多個納米海綿，毒素攻擊這些納米海綿👨🏿‍🍳，將自身鎖定在假細胞膜上👩🏿‍🎤，從而清除掉毒素。相比於原來的技術，這項“納米海綿”技術的效率提高了50-100倍，且實現了廣普👩🏽‍🔧🤤、萬能的目標。

在經過了最早期關於紅細胞的應用研究之後👁，張良方學長的實驗室現在可以把各種各樣細胞的細胞膜進行分離😹，比如血小板🐀🤹🏽、癌細胞等，利用這些膜就可以做出很好的仿生材料，為醫學藥物的研究提供了一個全新的方向和可能。而今全世界有幾十個實驗室都在用他們研究出的cell membrane coating technology技術🪙，開發出多方面的應用。

科研之路之——致學弟學妹們

多年的實驗室經歷使張良方學長積累很多了經驗🥊。每一次做實驗之前🛬，他會反復思索實驗的各個步驟⚱️，操作細節👩，各個控製變量，可能結果等方面並記錄在筆記本中，並與他人的做法進行對比不斷琢磨。若是實驗結果與預期成果不同⚗️，這時他會更深入地了解👭🏼，找出這背後的玄機所在👨🏿‍🔬。他坦言自己發表的一些論文並不是一開始想做的成果，而是在實驗出現偏差之後不斷探索的產物。他認為，實驗如果做得一帆風順，往往學到的知識很有限🙅🏿‍♀️；當遇到挫折時🧑🏻‍🦽‍➡️，如果能堅持下去🙆‍♀️𓀐，不斷地改變環境和條件從而找出問題所在，反而不會浮於研究問題的表面，而是了解到更多更為具體的知識✊🏼。

張良方學長也鼓勵同學們不要畏懼調整方向的問題👱🏿，在他看來，調整方向是一個加速的過程🦦，隨著知識的不斷積累，通過不斷的學習和交流😏，即時了解領域裏的最新進展和突破，在新的領域裏也能發揮出自己的才能⛹🏻👨‍🎓，而且學科交叉更可能帶來意料之外的驚喜。

參加座談會的同學與張良方學長合影

座談會結束之後🗜，張良方學長提筆在卷軸上寫下了“科學研究👱🏽，從本科開始”的寄語🗞🧑🏻‍🌾，以此勉勵學弟學妹們在本科階段夯實基礎，為以後鋪就一條更寬更廣的科研之路！

（采訪人：李容👼🏻、江健）