一位成功的科技工作者,在勇于创新的步伐中,除了非凡的开拓能力,还要有勇立潮头的坚定与果敢;远离浮躁、追逐梦想、慎思笃行、创新不息,都是为了学者的个人价值在社会价值中得到最大释放;大胆革新、不畏权威、与时俱进、不断反思,用坦荡的情怀探寻更深奥的科学真理。郭燕川,就是这样一位精于科研、勤于创新的科技工作者。
结缘生物材料科学
生物科技与人们的生活息息相关,进入21世纪以来,生物科技以惊人的速度改变着我们的生活,诚如比尔·盖茨所预言:生物科技将像电脑软体一样改变这个世界。生物科技涉及的范围非常广泛,医药、农业、化工、能源等领域均离不开生物科技的推动。
胶原蛋白,一种从动物中提取的蛋白质生物材料,具有抗氧化和消除自由基等多种功能,可广泛用于工业、食品、药品、医疗、美容等行业,是国内外生物科学领域研究的重要材料之一。2001年,郭燕川加入中国科学院理化技术研究所明胶研究室,作为研究团队负责人开展胶原相关材料的绿色制造、改性、加工和应用,以及胶原生理作用机制的研究工作,开启了胶原科技的绿色发展之路。
基于丰富的科研经验和明胶研究室前辈的科研成果,郭燕川带领团队相继成功研发了生物酶法明胶绿色制取技术、胶原蛋白静电纺丝技术、明胶基纳米复合薄膜制造技术、明胶复合人工骨制造技术等新技术,努力将胶原蛋白产业发展航向掌握在中国人自己的手中,为胶原行业的持续发展默默贡献力量。
四十年创新追梦路
黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还。明胶研究室和郭燕川的科研经历可以用这句话完美诠释。追溯明胶研究室关于明胶生产、应用相关技术的研究,至今已有四十多年的历史,这期间,面对传统明胶生产耗水量大、污染重、周期长等问题,他们开展了生物酶法明胶制造工艺的研究,以百折不挠的精神始终行走在明胶科研的最前沿。
在老一辈科学家的研究基础上,带着在美国加州大学洛杉矶分校医学院工作期间积累的分子生物学研究经验,郭燕川带领团队进一步开展了生物酶的筛选和改造工作,并设计、开发了工艺配套装备,最终建立了生产过程控制系统和检测标准,完成了酶法骨明胶制造技术系统集成,实现了酶法明胶规模化生产的关键技术突破,为建立以酶解工艺为基础的大规模现代化明胶企业提供了完整实施方案。该技术减少了生产用水50%,污水排放50%,基本消除固废排放,生产周期由60~70天缩减至3天,帮助我国明胶行业实现“节能减排”,并逐步转变为“环境友好型”的“绿色”行业。
明胶研究室的全体成员深知,要想持续创新,必须坚持不懈地努力。于是,自2006年起,研究室开展了明胶生产工艺开发与应用、胶原蛋白肽生产工艺与生物功效、磷灰石生物陶瓷材料开发及应用等领域的研究,对胶原基础理论进行了更深刻的探讨,并在医学应用开发方面取得了丰硕成果。
绿色工艺拓市场
科技创新最终的落脚点是产业化,作为一项生产周期短、节水节能、环境友好的明胶生产新工艺,酶法骨明胶制造技术为明胶产业带来了更多可能。如今,郭燕川正带领研究室开展明胶在医药和健康领域的应用技术研究。
依据明胶具备的可降解,生物相容性好,以及溶胶凝胶特性,郭燕川带领课题组研发了静电纺丝明胶纤维工业制造技术,通过该技术将明胶制备成明胶基纳米纤维,这种纤维是一种比表面积大、孔隙率高的新型生物材料,其微纳米结构与天然细胞外基质非常相近,在止血敷料、药物缓释、组织工程、环境工程等方面有广阔的应用前景。
此外,郭燕川还带领研究室开展了胶原蛋白肽在健康与医学领域的应用技术研发,以及复合生物陶瓷制备及其在骨修复等领域的研究工作,均取得初步成效。
为了证实和研究胶原蛋白肽对骨代谢调节的作用并阐释其机理,研究室开展了不同分子量骨胶原蛋白肽的促骨生长活性作用,以及细胞学、动物学、临床方面的研究,并完成了不同结构特征的胶原蛋白肽制备与批量生产,相关成果发表在《PLOS ONE》《骨质疏松杂志》《明胶科学与技术》等专业杂志上,开发的小分子量胶原蛋白获得内蒙古省成果鉴定。为明胶的产业化之路奠定了更加坚实的科研基础。
未来之路在脚下
随着我国“一带一路”的推行,明胶行业进入快速发展阶段,一批拥有高水平且工艺成熟、生产规模大的企业在竞争中不断发展壮大,高端明胶产品种类也在逐步增多,产品差异化逐渐显露,这也给优质的药用明胶和高档食用明胶生产企业带来了更多发展机遇和发展空间。
2017年,以“一带一路”倡议为支撑,年产3000吨的明胶生产线项目在非洲埃塞俄比亚落地,这也将是酶法明胶生产技术在国外的首次实施。郭燕川在明胶产业化道路上,以铿锵有力的步伐,坚实地迈进着。
未来,任时光荏苒,郭燕川都将在胶原发展之路上默默奋进,厚重的科研轨迹已经成为他继续探索、攀登高峰的基石。然而,他也深知,要想在世界生物科学领域抢占一席之地,除了克服无数次失败与尝试带来的寂寞和煎熬,还要持续面对愈加难以攻克的技术瓶颈,而这些,都需要百折不挠、不言放弃的科学实践精神,更需要具备支撑自己继续走下去的浓浓的社会责任感。但即便如此,他仍将无悔地走下去,以期为中国明胶事业走出一条截然不同的崭新大道。