【“青科”骄子】张亮亮：探秘光声成像纳米探针，聚焦生物分子动态监测
他开发了碳量子点纳米发光材料，为发展量子产率高、灵敏度好、选择性佳、低毒廉价的纳米探针提供了新的思路。
他创制了比率型光声成像纳米探针，为实现活体深层组织内生物分子的实时动态可视化监测提供了新的工具。
他研制了近红外比率荧光纳米探针，为减弱光源强度和基质背景对单一发射荧光探针信号的影响提供了新的方法。
张亮亮，中共党员，广西师范大学教授、博士，主要从事纳米生物医学的研究。他提出了系列荧光、光声纳米探针构筑的新策略，揭示了相关分子在纳米探针表界面的响应机制，实现了生命过程重要分子的精准测量，为生命过程分子机制研究及疾病早期诊疗等提供了有力工具。在纳米的世界中，到处都是未知的矿藏，吸引着一波又一波的科学家前赴后继地深入挖掘。近年来，纳米生物医学的热度居高不下，如何通过精微的纳米技术实现疾病的精准治疗？如何利用纳米技术探测体内生物分子的作用？相关研究正在火热进行中。广西师范大学张亮亮教授感叹地说：“科研发展得太快了，每天都要坚持看文献，坚持吸收新的知识。如果一个月不看，可能就已经脱离某一个环节了。”
▲张亮亮在实验室近几年，张亮亮在化学生物传感与成像领域获得了突破性进展，他在纳米探针方面的系列研究成果，扫除了若干纳米生物医学体内观测方面的障碍，为实现生物分子及药物递送的可视化迈出了坚实的一大步。
触电化学 走上科研之路
张亮亮剪着一头清爽的短发，面容干净整洁，衣物平整合身，总是给人一种精神干练的感觉。第一次见张亮亮是在师大的雁山校区，远远的，他匆匆走过雁栖湖。成军教授指着他，笑着对我们说：“看，张亮亮，就是那个高高瘦瘦帅气的张亮亮！”成军眼中的张亮亮是个大忙人，校庆在即，张亮亮忙着张罗校团委组织的各项活动，各处奔走，一副停不下来的样子。
张亮亮从小生活在一个父慈母爱的家庭里，老家在江苏省如东县。在这样的环境中长大，张亮亮性格温和洒脱，他常挂在嘴边的一句话是“快乐科研”，在他眼里，找到科研的乐趣很重要。
说到当初为什么走上分析化学这条研究道路，张亮亮陷入了回忆。第一次接触化学已经是20多年前的事了。在中学期间，他先后换了三个化学老师，但每个人都有各自独特的教学方式，这给他留下了深刻的印象。最早让张亮亮对化学感兴趣的是实验，“化学实验就跟做魔术一样！”他笑着说。
如东县是个海滨城市，海风吹拂，云卷云舒，浓郁的学习氛围和优质的教学资源让张亮亮获得了很好的成长。他的中学校长对他成长的道路有很深的影响——“如果没记错，他应该完全有机会回到北京去工作，但他为了农村教育就一直扎根在如东！”在老师们的影响下，张亮亮形成了最初的人生观和价值观，立志从事教育事业，最终走上科研之路。
深钻纳米 畅游光声之境
张亮亮最初接触纳米科学，是在湖南大学的本硕连读阶段。为了拓宽学生的科研视野，学校设立了大学生创新训练计划，张亮亮通过计划项目对纳米科学有了一定了解。
随着专业研习的加深，张亮亮对科研的认识也有了一些变化。“原来都是因为好玩我们才去做，后来考虑有用的、有意义的我们才做。”他说。
纳米药物的高效递送是纳米生物医学的重要研究方向之一。但是药物递送过程就像一个盲盒，药物发生疗效的过程看不见，我们无法判断到底是什么东西发挥了真正的作用。张亮亮的研究主要就是用纳米探针监测这个过程，摸清纳米药物在人体内发挥药效的机制。
挡在张亮亮前方的有这样几个问题：纳米诊疗试剂进入人体后，如何抵达病灶？如果药物发生了积极的疗效，发生药效的过程是怎样的？纳米药物被人体摄入后，将如何代谢？
▲张亮亮做学术报告生物成像一直是纳米生物医学领域的热点和难点之一，相关科研属于交叉学科，需要具有大量的知识储备。张亮亮是化学专业出身，但是他既要研究生物，又要研究医药。建构如此庞大的知识体系需要消耗巨大的精力，张亮亮坚持乐学的状态一路前行，逐渐有了一些成果。
碳量子点是一种新型的碳纳米材料，七年前，张亮亮开始研究这个材料，现在已经硕果累累。
碳量子点体积小、生物相容性好、光致发光性能优异、热稳定性好、化学结构稳定，最关键的是它还低毒廉价，可以满足大规模制备的基本条件。张亮亮通过硫和氮元素的共掺杂，将碳量子点的荧光量子产率提高了将近十倍，使碳量子点发出的信号更强更亮，提高了碳量子点生物成像的性能。“这个碳点的发展实在是太快了，稍不留神就跟不上！”张亮亮感叹道，七年前，他将碳量子点的荧光量子产率提高到了74.15%，现在已经能达到90%。“现在我们主要不在于获得更高的量子产率，而是怎样才能拓宽它的发光波长范围，并且进一步解决大规模宏量制备的问题。”只有实现大规模制备，才能实现碳量子点的普遍应用。然而，毫克级的实验和公斤级的完全不一样，碳量子点的宏量制备更加复杂，如果不严格控制各种制备条件，各批次之间的差异将非常巨大。
▲张亮亮（左排中）与学生们开展学术会议实验困难重重，设备问题一度阻碍科研的进展。有些设备动辄几百万元，经费上难以承担。在各种条件的限制下，张亮亮鼓励自己保持乐观，他说：“行百里者半九十。”有些学生科研中碰到了挫折，想放弃，甚至个别萌生出不想读研的想法，他鼓励学生：“你要坚持下去，实验不成功更要坚持下去！”
张亮亮认为，科研的道路上遍布荆棘，如果不能坚持，很难作出成绩。尽管困难重重，他凭借锲而不舍的精神，研制出新的比率型光声纳米探针和近红外比率荧光纳米探针。他的研究成果在体内成像追踪方面取得突破性进展，相关成果广受国内外学者关注，给他的学生们作出了表率。
光声成像是近年来发展起来的一种基于光声效应的新型生物医学成像方法。张亮亮新研发的比率型光声纳米探针能有效地克服定量检测难的问题，规避了分子探针传统信号输出模式受外界因素干扰大的缺陷，极大地提高了分子检测和成像的准确性。
张亮亮研制的比率型光声纳米探针，促进了活体深层组织内生物分子的实时动态可视化精准分析，实现了小动物活体水平生物微环境中关键活性分子的近红外光声成像动态监测。他首次设计合成了硒醇响应的比率型光声成像探针，通过观测肝组织中硒醇的动态变化，阐明了硒醇水平与自身免疫性肝炎的相关性，对肝炎的早期防治有重要意义。他研制的近红外比率荧光纳米探针，解决了单一发射荧光探针信号易受激发光源强度和基质背景影响的问题，采用近红外荧光信号增强了生物组织穿透能力，实现了复杂环境中分子的动态追踪。他的研究对于生物医学成像，尤其是对于人体深部组织内生命过程关键分子的可视化监测具有重要价值，为纳米药物的疗效评估及代谢分布研究提供了新的方法和策略。
坚持“六心” 科研弘道致远
科研从来不是一帆风顺，偶尔，张亮亮也会有些许抱怨，设备问题、实验问题、人才问题，各种问题交织在一起。他说，目前从事纳米生物医学研究的人员更多的是聚焦在开发高性能的纳米材料，赋予它们各种复杂的功能，但是纳米生物医学是一个交叉领域，医学问题需要医学家来解决，生物学问题需要生物学家来解决，纳米生物医学领域一定是需要化学家、材料学家、生物学家等多学科专家共同合作的。如果碰到一些需要交流的课题，没有良好的研讨环境，往往很难深入进行下去。
遇到困难的时候，张亮亮常常回忆起他的博士生导师——中国科学院院士俞汝勤先生。“俞先生现在快90岁了，每天还坚持去办公室。我前两天看到他最近的照片，身体看上去也不是特别好，但他还坚持做这个事情！”张亮亮感佩地说，俞先生当年给他们修改论文，严谨到标点符号，甚至连半角、全角的格式错误都为他们指出，“他改得密密麻麻，还跟我们讨论一个单词用得合不合理，在这个语境中能不能这么用，他会跟你讨论很久。在他的办公室桌上有一本很厚的英汉大字典，已经很旧了，一看就知道是上世纪八九十年代的那种，泛黄的……”
俞先生坚持不懈、严谨治学的作风给张亮亮莫大的激励，他以俞先生为榜样，鼓励自己振作精神，向老一辈科学家看齐。为了让科学家精神得到承继，张亮亮把俞先生的故事讲给他的每一个新入学的学生听，要求他们在科研道路上，坚持六个“心”。“我们从事科学研究，第一是要有创新的信心和决心，创新是我们义不容辞的责任和使命。第二是要有探索的恒心和耐心，因为我们做基础研究很有可能有一些实验路径是走不通的，如果没有恒心和耐心，很难坚持下去。第三是要有报国的初心和匠心。我每一次跟研究生新生见面，我就跟他们讲，你们以后可能要读博士，要从事其他工作，如果你们没有报国的初心和匠心的话，可能是没有办法去更好地突破。”要以国家利益为出发点，紧跟“四个面向”，才能找对科研的方向。
在科研上，张亮亮强调“乐研”，主张用快乐的状态去从事科学研究；在生活上，他坚持每天看最新文献，及时更新知识储备。他动情地说，他的太太和他一样，也是师大的老师，他们并肩前行在科研的道路上，共同度过了最艰难的岁月。有一个从事科研工作的伴侣是一件幸福的事，枯燥的时候，没有成果的时候，他们相互扶持、相互鼓励，一起攻克“卡脖子”的科研难题。
纳米医学道阻且跻，溯游从之，宛在水中坻。在水雾迷蒙的前方，科学的真相总是若隐若现。张亮亮就是那个划着小船，缓缓向水中央靠近的船夫。这一路星光璀璨，他溯溪而游，载着他的“蒹葭”，缓缓向真理的方向驶去。
作者丨北科传媒 黄颖彤/文
黄颖彤 吴海涛/视频
编辑丨潘凌 刘林明
初审丨黄祥豪
终审丨韦克广
原标题：《【“青科”骄子】张亮亮：探秘光声成像纳米探针，聚焦生物分子动态监测》