男女科研各有所长

　　本期关键词：科研男女

　　做科研，男生往往比较独立有闯劲儿，容易做“深”；女生却更善于观察，能从很多细节中得到启示。两者没有孰强孰弱，只要在导师的指导下将自己的特点充分发挥出来，都可以在科研上取得不错的成绩。

　　荷尔蒙的魔法很强大，不仅决定了男生女生不同的性格，在科研方法上也让他们有着天壤之别。武汉大学化学与分子科学学院的陆庆全和四川大学华西临床医学院的薛涵黎与就是两个非常好的例子。他们各有所长，却都在研究上取得了令人刮目相看的成果。

　　男生——啃下学术硬骨头

　　在很多人看来，陆庆全做研究一直都很“任性”。他喜欢挑战，并且总能出人意料地完成五颗星难度的实验设计。2011年，陆庆全成了武汉大学化学与分子科学学院的一名博士生，最初的研究方向是金属催化。凭着一股“闯劲儿”，陆庆全将自己的独立科研课题定为国际上鲜有人研究的C（cp）-S（碳硫键）成键。

　　然而，选定这个课题便意味了困难重重，首先迎面而来的便是参考文献资料的欠缺。这类研究在国际上缺乏相应的理论基础和机理研究指导，很多数据和现象必须通过一次又一次的实验来探索。“当时选择这个课题就是因为在国际上少有人研究，我喜欢挑战有难度的课题！我也相信自己可以通过实验来解决资料上的缺乏。”

　　但实验的过程异常曲折。多次实验后，陆庆全观测到实验所用的苯亚磺酸过于活泼，即使在室温条件下也会被溶剂中的空气氧化掉。此外，实验的产物也不够稳定。“当时我就想，能不能利用苯亚磺酸的特性，做氧化活化反应，开发出一类新型的有机小分子呢？”但这等于改变了陆庆全一开始的实验研究方向，从金属催化转向了无金属催化领域。

　　几乎每天，陆庆全都会一大早跑到实验室，晚上11点半才回宿舍，通宵实验也是家常便饭。但过了大半年，他还是无法观测到反应发生的过程。“只知道物质投进去发生变化了，但不知道是怎么变化的。”陆庆全很无奈地说。眼看着两个学期就要过去，导师也着急了，给他指出了几个理论相对成熟的研究方向。但陆庆全哪里肯买账？性格决定了他一旦产生一个想法，就会一门心思地钻进去。“不是哪个热门，哪个好做就做哪个，这块硬骨头我啃定了！”

　　终于，陆庆全的“任性”有了回报。那天他跟往常一样泡在实验室里，突然就被灵感砸中了脑袋：可以用能检测到的大分子有机碱作为参照物观察实验过程呀！陆庆全像是被重新上了发条一样，又充满了力量，他一鼓作气地将实验一一操作了下来。2012年8月，陆庆全终于顺利地检测到了反应的动力学行为，解决了困扰他已久的关键性问题。

　　紧接着，他又利用小分子有机物苯亚磺酸的自氧化特性，在非金属参与的条件下，通过氧气的活化高效，合成了一系列具有重要价值的三级以及二级砜醇化合物，解决了过渡金属残留的国际性难题。最终，陆庆全在国际上首次利用有机小分子苯亚磺酸实现了烯烃的有氧氧砜化反应。

　　2013年，陆庆全的研究成果发表在了化学领域的国际顶级期刊杂志Angew.Chem.Int.Ed.（德国应用化学）上，德国科学院院士Mathesis Beller（都贝勒）教授还亲自撰文对研究成果进行了点评。这项研究成果也在国际上掀起了一股亚磺酰自由基的研究热潮。

　　之后，陆庆全的想法又举一反三地一个接着一个地冒了出来。他首先将有氧氧砜化反应引申到了炔烃上，利用苯亚磺酸的酸性性质，使用有机碱实现质子转移，再利用氧气实现电子转移，从而解决了自由基反应中难以抑制ATRA反应的科学难题，实现了砜酮类化合物的合成。研究成果发表在了化学领域国际顶级期刊杂志J.Am.Chem.Soc.（美国化学会），成为当月阅读量最高的论文。

　　没过多久，陆庆全又提出，通过Cvinyl-heteroatom（碳乙烯基杂环原子）化学键的氧化断裂过程，在催化量的引发剂存在下可实现烯烃的三氟甲基化氧化反应。“这个结论将会填补现在国际上对于Langlois reagent（三氟甲烷亚磺酸钠）试剂的认识空白，让一直不为人所知的两条自由基的再引发过程引起大家的关注。这应该也是国际上第一次基于Langlois reagent（三氟甲烷亚磺酸钠）使用催化量的引发剂，在空气氛围中实现自由基三氟甲基化的链式反应。”陆庆全这样介绍。

　　诸如此类的研究成果，陆庆全还有很多。“男生也许就是这样，对于有挑战性的任务，我总会感到非常兴奋。”对陆庆全来说，最大的成就也许并不是发表了多少论文，而是将他一个冷门变成了热门，在科学实验中证明了自己。接下来，他会在德国明斯特大学攻读金属有机化学博士后。“希望自己能够在坚持的方向上有更大的收获。”

　　女生——从细节中找到方向

　　“都说医学是一个很严谨、理性的学科，虽然男生的思维冷静清晰，但女生的细致和敏感也同样能带来许多收获。”薛涵黎是四川大学华西临床医学院的一名硕士研究生，对于自己的研究成果，她这样描述。

　　薛涵黎读研一时，正赶上数字医学红极一时，导师文教授主持的一个研究项目就是研究数字医学的临床应用。“数字医学就是把数字化技术，比如计算机信息技术，应用到医学上，用来进行医学研发和临床的诊断。”薛涵黎也参与到其中，负责的就是临床诊断的方向。

　　“我当时的第一反应就是先查文献资料。”薛涵黎对于数字医学了解并不多，所以下意识地就把目光投向了文献。数字医学应用范围很广，但文献其中的一个章节引起了薛涵黎的关注——数字人！数字人也被称为数字化虚拟人，是对自愿捐献的健康尸体进行数据采集后，由电脑合成的三维立体人类生理结构图。由于数据全部来自真实的人体，所以能模仿真人做出各种反应。目前，“数字人”的应用领域主要是为复杂的高风险手术提供方案选择。但薛涵黎认为，数字人的应用领域绝不仅限于这些。

　　薛涵黎提出了一项更大胆的假设：把“导航”系统植入数字人系统中。“汽车可以通过导航准确地到达目的地，如果在数字人的技术上也加上导航的功能，临床手术也一定能会更加精确。”薛涵黎的这个灵感是在她一次打车去市中心的时候萌发的。她提出，在患者的手术位置装置带有红外线发射器或反射球的参照架，就可直接将患处的实际数据传送至计算机，由计算机进行测算后，就能立即给出手术的数据和建议。除此之外，在手术过程中，计算机还可以将实时观测的图像与术前的医学图像进行匹配融合定位，引导医生手术，一旦医生的手术刀有所偏差，计算机也会立即报警纠错。这个思路也在导师的实际项目中起到了不小作用。

　　研二下学期的时候，薛涵黎进入实习医院，开始了她的临床研究。一天，医院里来了一位受颈椎病困扰的病人。病人的主治医生刚好是薛涵黎的实习导师王主任。“我平时喜欢运动，希望手术以后还能继续做运动。”对于病人的这个要求，就连王主任都不敢保证，薛涵黎也陷入了两难中：“一般来说，脊椎手术之后都不建议病人剧烈运动，但是病人的要求也不能不考虑。唯一的方法就是寻找到一个最合适的治疗方案，让手术对脊椎的影响降到最低。”

　　这话说来容易，但由于脊柱位置深，结构复杂，而且与神经、血管等重要结构位置相近，手术时只要有任何偏差，术后效果都可能有天壤之别。而且，传统的磁共振、CT三维重建等，虽然可以获得三维的静态图像，但角度变化有限，缺少解剖层，无法全方位地显示病变情况，即便是具有丰富临床经验的医生，也很难确保操作绝对精准。“所以，关键的就是要全方位地将病变情况展示出来，这样才能制定最精确的手术方案！”薛涵黎很快就找到了重点。但有什么方法能够最全面地反映病变情况呢？正思考时，她的目光停留在了前两天逛街时打印出来的3D照片上。如果用3D打印技术把病人的颈椎病变位置打出来，说不定就可以！

　　薛涵黎尝试着把这个想法跟王主任汇报后，没想到王主任立马答应可以尝试一下。他们用CT和MRI图像进行三维建模，经过多次实验，终于拿到了一个与病人的颈椎1：1完全吻合的模型。“接下来，我们根据患者日常的行为习惯，对它进行了模拟手术，并分别测量了内固定螺钉长度，进钉点位置，钢板长度等数据，在多种手术方案中找出几个最优的，供患者选择。”最终，患者选择了颈前路融合内固定手术方案。

　　“将3D打印技术引入到临床诊断、手术、康复中，医生就可以在术前反复模拟实际手术操作，手术时可大大减少手术创伤、术中出血等情况的出现，对患者的安全性也大大增加了。”就这样，薛涵黎将生活中的各种发现引入自己的研究中来，为科研工作开辟了一条新思路。

　　现在，薛涵黎正在构思利用生物活动材料直接打印活细胞，制造骨科填充及内固定材料，甚至直接制作出模型或体内植入物。也许在将来，这将成为一种新的个性化治疗途径。

　　文/宋丽云 江利娜