博学笃志

中科院上海硅酸盐研究所研究员施剑林近日当选中国科学院2019年院士。

为了打造出更优异的介孔纳米复合材料，施剑林带领团队，孜孜以求地探索出多种掌控之道。他们巧妙地使催化剂分子依附在管道壁上、限制在孔内，甚至形成厚度仅有数个分子的管壁涂层。

近年来，施剑林又将其研究方向拓展到生物相容性、多功能化、药物输运和纳米诊疗剂等领域。他与华师大的合作研究成果，开创性地提出利用无机耗氧剂进行肿瘤饥饿疗法的新思路，为传统肿瘤饥饿疗法注入了一剂强心针。

介孔材料制胜之道：掌控

介孔，是一种极其微小的孔道，直径约为头发丝的几万分之一。布满这种孔道的材料被称为介孔材料。在材料学家眼中，这些孔道宛若微型工厂，而催化剂纳米颗粒则是这其中的工人。待原料进入“厂房”后，这些驻守在纳米孔中的催化“工人”便会将原料迅捷地转化为所需的产物。

这些“工人”却异常调皮，时常聚集在一起“罢工”，难以乖顺地驻扎在孔道中，均匀分布在管道壁上。施剑林带领团队十余年如一日地与这些纳米微粒斗智斗勇，最终研发出一系列管控策略：他们先在管道壁上覆上反应物分子层，犹如敷上一层黏胶，当纳米催化组分进入管道后，这些反应物分子便逐一将其粘住，稳固地吸附在管壁上。他们还可以令两种反应物分子材料同时进入管道，再赋予特定的条件，使之直接生成贴附于管道上的催化组分。施剑林团队还对管壁进行特殊处理，赋予其特定的化学键——仿佛伸出无数只小手，及时捕捉住催化剂分子……

施剑林指出，以昂贵的贵金属催化剂为例，只要能减少20%的使用量，便能大幅降低成本。传统催化剂颗粒体积硕大，发挥作用的仅是表面的分子，而更多的分子则藏在内部无所事事。施剑林的研究旨在将催化剂近乎“单兵作战”地分布到仅有2-10纳米粗细的管道中，让每个珍贵的催化剂分子都发挥出自己的作用。

实验印证，这种方法可令催化剂用量较原先降低至1/2到1/10，有时甚至能达到1/50。施剑林并未就此止步，他继续思考，能否让介孔材料的骨架也发挥功效，使管壁本身也能施展催化作用呢？

精准摧癌的“纳米车”

传统化疗的弊端之一在于，在杀灭癌细胞的也会误伤正常细胞。能否让化疗药物在进入癌细胞后才释放毒性，进行“定向爆破”？施剑林想到了自己多年潜心钻研的细胞核靶向药物输运策略，该策略素有“分子药物运输车”之称，他们曾在国际上率先实现这一技术。

为此，施剑林团队设计出一种纳米尺寸的闪烁颗粒/半导体核壳。这种光敏材料在受到X射线的照射时，半导体颗粒便会直接氧化水分子，产生有毒的活性氧物种ROS。这种方法既规避了紫外和可见光穿透能力有限的问题，又无需消耗氧组分，使得肿瘤治疗能够持续产生疗效。“这解决了ROS寿命短、扩散距离短的难题，实现了在极低的光照条件下有效抑制肿瘤生长的目的。”施剑林说。

这辆“分子运输车”不仅能运输药物，还能实现治疗过程的监控：当颗粒被肿瘤吞噬后，通过一个简单的外部超声作用，其中包裹的卟啉分子便会被释放出来，并生成ROS和金属离子。ROS杀灭癌细胞，而特定的金属离子则可用于肿瘤部位的磁共振成像，帮助医生监控和评估治疗进展。

科学家们的脑洞不止于此。他们探索出更加便捷的方法——能否摒弃一切外源性响应刺激，仅利用肿瘤特有的微环境，让肿瘤自身产生足以致命量的ROS？施剑林团队又提出了纳米催化肿瘤治疗的全新概念，即彻底舍弃传统化疗中高毒性的化学药物，转而采用无毒或低毒纳米颗粒。这些颗粒能够特异性地响应肿瘤特殊微环境，在瘤内通过催化作用原位生成ROS等抗肿瘤组分，从而实现几乎无毒副作用的肿瘤特异性治疗。

博学笃志，风流儒雅

在上海硅酸盐研究所，施剑林是一位风度翩翩的导师。他的学生李孟丽表示，在施老师的课题组里，没有繁琐的条条框框。他从不指手画脚，从不规定几点前必须到办公室或实验室，学生们可以自由支配自己的科研时间。尽管如此，施老师却有自己严格的时间表，每天早晨八点左右，他的办公室准时开门。他鼓励学生独立思考，尊重学生在课题选择上的意见。

学生吴玫颖说，在学术上，施老师孜孜不倦，勇攀科学的高峰。课题组中无论是催化还是生物方向，又或者两者之下更细化的多个方向，施老师都能提出关键性的指导意见。有时，困扰我们良久的难题，在施老师的提醒和帮助下，都能迎刃而解。对于学生的文章修改，施老师更是兢兢业业，从一个标点符号到整篇文章的构思，施老师都会逐字逐句地审阅，并迅速反馈意见，毫不拖沓。即使修改的是一个新领域的文章，除了专业的修改，施老师还会表示自己也学到了很多新知识。施老师虽然寡言，但他对学生的关心体现在细微之处。平日里工作繁忙，但他也会抽时间召集组会，或到办公室探望我们，询问我们的科研进展和遇到的困难。

》》人物简介

施剑林，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师，曾任上海硅酸盐研究所所长，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室主任。1983年毕业于南京工业大学，1989年于上海硅酸盐研究所获博士学位。国家杰出青年基金获得者（1996），教育部长江学者特聘教授（2008）。担任国家重大基础研究计划“信息功能陶瓷若干基础问题研究”（2002-2008）和国家重点纳米专项“半封闭空间机动车排放污染物治理的关键纳米技术”（2013--）首席科学家，同时还承担并负责多项国家自然科学重点基金、“863”材料高技术和科学院创新方向性等多项国家与地方科研项目。

荣获 科技奖励：
- 国家自然科学二等奖（第一完成人，2011 年度）
- 上海市自然科学一等奖（2008 年，2014 年）
- 上海市科技进步一等奖（2009 年）
其他奖励：
- 两院院士评选中国十大科技进展（2005 年）
- 中国青年科技奖
- 中科院青年科学家奖
- 上海市自然科学牡丹奖
- 上海市科技精英