NUS教授获得德国洪堡研究奖：发光纳米材料可用于疾病治疗

小伙伴都知道，制造气氛的最佳工具就是那些五颜六色的移动灯，灯光能在程序的精确控制下迅速变化。而NUS的两位研究人员则把这种场景运用到了纳米发光材料上，可以植入人体治疗疾病，并因此获得了德国洪堡研究奖。

NUS教授获得德国洪堡研究奖

来自新加坡国立大学生物医学工程的 Zhang Yong 教授和新加坡国立大学化学系的Jiang Donglin 教授在研究发光纳米材料作出了重大贡献，并因此获得德国洪堡研究奖（Humboldt Research Award）。

还记得我们刚刚举出的有关于灯光的例子吗？这两位教授也进行了相似的研究，不过他们并不是为了娱乐而这样做。他们对光的实验不仅可以挽救生命，甚至有助于拯救地球。

Zhang Yong 教授（左）和 Jiang Donglin 教授（右）

来源：NUS

明年，两位教授将获得 60,000 欧元的赠款，前往德国与不同的研究人员合作，并将各自的研究领域提升到一个新的水平。

洪堡研究奖（Humboldt Research Award）由德国Alexander von Humboldt 基金会资助，旨在表彰在各个领域内杰出的研究人员，他们的工作对本学科及其他领域产生了重大影响。

如何用光消灭癌症

Prof Zhang 的专长是开发包含特殊纳米粒子的设备，这些设备可以植入人体深处那些受到疾病侵扰的部位，其治疗范围甚至包括癌症。

来自体外的“遥控器”可发出 X 射线来刺激纳米粒子，这样它们就会发出特定颜色的光。而来自纳米颗粒的光敏药物，将在称为光动力疗法 (PDT) 的治疗中准确靶向并杀死癌细胞。而普通的化疗不仅会杀死癌细胞，也会破坏正常的细胞结构。与化疗相比，光动力疗法更有针对性，而且不会对人体造成太大伤害。

ProZhang 教授最新研究出的发光纳米粒子可以通过无线方式照射，发出不同颜色的可见光。他们团队表示，那些显微镜下的纳米粒子看起来像西瓜一样。

纳米粒子，来源：NUS

具有不同功能的材料将组合成小的纳米晶体。当它们被深层组织穿透 X 射线或近红外光激发时，这些纳米粒子会发出光，可用于激活体内精确位置的抗癌药物。Prof Zhang 的团队的成果已于 2021 年 1 月发表在《自然通讯》（ Nature Communications ）上。

“小时候，我一直想成为一名科学家，但长大后我发现科学研究并不像漫画书中描述的那么简单，” Prof Zhang 说。

在发表了他的研究论文后，Prof Zhang 开始收到来自多个国家的癌症患者及其家人的电子邮件，询问新材料是否能让他们有机会治疗他们的疾病。

Prof Zhang 分享说：“他们在绝望之中写信给世界各地的科学家，希望找到治愈方法。但我没法给予他们帮助时，这种感觉非常糟糕。”

对病人的责任心促使他更加深入的研究治疗方法。他开始与新加坡国家癌症中心、新加坡国立大学医学院和国立大学健康系统合作，帮助确定临床需求。他的志向也与NUS的生物医学科学和转化医学不谋而合。“开发一项新技术并将其用于临床需要时间，但我们正在路上，”他说。

设计二维聚合物材料

Prof Jiang 则是在研究有机二维聚合物（一种非常大但是很薄的分子），他是该领域的世界级先驱。

多年前，当他在日本获得第一份关于二维聚合物的学术工作时，他想做一些以前没有人做过的事情。科学家们之前已经创造了自组装的二维聚合物，但他们使用了非共价键，这是一种不涉及原子之间共享电子的化学键。

Prof Jiang 有一个想法，即使用共价键创建二维聚合物。这些键可以在有机化合物中找到，有机化合物是含有碳氢键的物质。Jiang 教授创造的所谓共价有机骨架（COF）可以形成比纯非共价聚合物更复杂的稳定结构，使科学家在设计具有所需特性的聚合物时具有更大的灵活性。

Prof Jiang 一直在研究 COF 的许多潜在用途，从储能到半导体，再到通过吸收和转化二氧化碳来减少排放。然而，COF 的化学和物理性质不易控制，使其实验结果并不理想。

在他们的最新研究中，Prof Jiang 的团队找到了一种方法，可以轻松准确地用各种原子和分子（如氢、氯和甲基）修改 COF 的二维分子骨架，以诱导发射跨越整个色谱的不同波长的光。此外，他们研究的系统在化学上是稳定的，并能发出大量光，这对于现实世界中的实际发光和传感应用有非常大的帮助。

可以修改COF的二维分子骨架，来源：NUS

他们的研究结果于2021年6月发表在 Angewandte Chemie 国际版上，并被该杂志归类为“非常重要的论文”。

与国际研究人员共同合作

Prof Zhang 和他的几个博士生将访问德国伊尔梅瑙工业大学（Technische Universität Ilmenau），并与那里的几位研究人员合作。

凭借在纳米制造方面的专业知识，合并后的团队将开发新的可植入 PDT 设备，将发光纳米颗粒和光敏药物结合在一个具有更好透光性的可生物降解包装中。这将使 PDT 更小且更有效。

同时，Prof Jiang 计划深化与马克斯普朗克聚合物研究所（Max Planck Institute for Polymer Research）、马克斯普朗克固态研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）和德累斯顿工业大学（Technische Universität Dresden）的四名主要研究人员的现有合作。他们每个人都将致力于研究二维聚合物和 COF 的不同方面。

科学家们将共同为 COF 开发一系列新的结构和功能，并解决全球环境和能源问题。

“此次合作将融合我们集团和德国集团的优势。COF 为我们社会的可持续发展提供了非常大的帮助，” Prof Jiang 说。