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李佳纹:交叉学科之“光”点亮体内诊断,“伯乐团”启发让研究事半功倍 | 导师有话说

阅读:415时间:2025-3-21 11:01:13

 

女性科学家,是光学及其交叉领域前沿研究中不可或缺的力量。她们往往展现出坚定的信念、细腻的思考,为科研工作增添别样的美感。正值“女生月”,爱光学就有幸采访了这样一位光学青年女科学家:她在2025年索尼-《自然》技术女性评选中脱颖而出斩获评委会嘉奖,带领团队开发出全球最小的3D打印柔性血管内窥镜,为心血管疾病患者带来福音;她还在导师的角色中不断深入思考和提升,主张女生们建立自己的“伯乐团”。她就是Advanced Photonics 青年编委、澳大利亚阿德莱德大学的李佳纹老师

 

Q1

 

李老师好!恭喜您在索尼-《自然》技术女性评选中斩获评委会嘉奖。此次获评奖项离不开您杰出的科研工作,据了解,您带领团队开发出全球最小的3D打印柔性血管内窥镜,为广大心血管疾病患者带来福音。能否请您先介绍这一创造性发现的灵感来源?

 

A1:这一创造性发现离不开我的几位导师和合作者的帮助。在申请博士时,出于对医学交叉学科的浓厚兴趣,我主要选择了几个专注于生物光子学的课题组。幸运的是,我最终获得了加州大学欧文分校陈忠平教授课题组的青睐。陈老师安排我做血管内窥镜的项目,这个项目不仅给我与临床医生合作的机会,也正好与我最感兴趣的方向不谋而合。在陈老师团队中,我与大家一起研发出用于活体冠状动脉(直径仅2-5mm的心脏供血血管)的超微多模态柔性内窥镜;目前这项技术已在多个国家投入临床应用,帮助医生优化心血管疾病的诊疗。

 

心血管系统的复杂性和敏感性对体内成像器件提出了严格的尺寸要求与柔性限制。我博士期间实现的血管内窥镜,需要非常复杂的制作工艺,且成像效果有限。做博士后期间,我对导师Robert McLaughlin教授介绍的双光子3D打印技术产生了兴趣,因为这项技术能够实现亚微米级的精度,为血管内窥镜的微型化提供全新的解决方案,我觉得它或许能解决长期以来困扰微型内窥镜领域的制作和成像质量难题。为了充分理解这项新技术的潜力和局限性,我四处申请经费,以支持使用这台当时仍较为昂贵的新型3D打印机。与此同时,斯图加特大学的Simon Thiele博士和他的导师们刚发表了两篇在双光子3D打印领域具有里程碑意义的文章。当我在SPIE会议汇报我们的初步结果时,正巧Simon Thiele博士就在现场听报告,并在报告后分享了彼此最新的研究成果,探讨可行的合作方向。我们很快发现,如果将几个团队的技术结合,有望突破传统加工工艺的局限性,对内窥镜领域起到跨时代的意义。这就是我本次获奖成果背后的的跨国、跨学科合作的灵感与故事。

 

Q2

 

听说您最近正好有一篇关于这个方向的文章Advanced Photonics期刊发表,可以进一步展开讲讲吗?

 

A2:这篇新文章3D-printed micro-axicon enables extended depth-of-focus intravascular optical coherence tomography in vivo报道了3D打印的贝塞尔光斑柔性内窥镜可以安全进入心血管中,高速采集超长景深的高分辨率光学相干层析成像(OCT)图像。通过双光子3D打印,我们实现了直接打印在光纤上的贝塞尔光斑像差矫正的柔性内窥镜,并和两位临床心脏科医生一起在活体猪身上测试了这个新型内窥镜,在多个时间点观察动脉硬化斑块从早期到晚期的变化。 

 

3D打印的贝塞尔光斑柔性内窥镜

 

因为猪和人体的心血管结构非常相近,活体猪实验、尤其是多个时间点采集斑块变化的活体猪实验,是临床试验前非常重要的一步。我们很激动能让医生在近似临床环境多次测试这款新型内窥镜,感受超长景深和高分辨率带来的优势。除了活体猪身上的结果,我们还用病人捐赠的多种动脉硬化斑块,对比贝塞尔光斑和高斯光斑的成像效果,让读者更直观感受到光束整形的效果。

 

从光学角度来讲,这项工作也验证了3D打印超微自由曲面实现光束整形;这款不到0.26mm的超微透镜,实现高斯光斑到贝塞尔光斑的同时,校准了像散等像差。这项技术不仅可以用于OCT,也可以用于其他光学成像技术(比如声光、多光子、层光等),实现自由曲面光束整形或调控。

 

Q3

 

有人说科研出于兴趣,也有人说科研出于对创造社会价值的期待。对于您来说,课题的选定和探索主要基于什么因素?是什么样的初衷和力量,持续引领您在科学研究的道路上一路向前?

 

A3:我更倾向于选定对社会创造价值的科研项目。相比非常有天分的科研人员,我认为我的特长是将最新的科技发明转化为便于生物医学工作者使用的设备,从而帮助病人,这也是我从事科研行业的初衷。我的父母就是从事生物医学工作的,从小耳濡目染,我深感高科技设备对生物医学进展的作用。

 

而我选择持续15年研究心脑血管成像的项目,一个主要的原因是很多心脑血管疾病患者还需要更好的诊疗工具。在我高中时,非常疼爱我的爷爷突然因心脑血管疾病导致中风瘫痪。我奶奶的身体也因为悲痛每况日下,爷爷奶奶在一个月内相继离世。二十多年过去了,虽然医学已经有了很大进展,但还是有很多人不幸突发心脏病或中风,无法得到最准确的诊断和最合适的治疗。这样的经历让我深感心脑血管疾病诊疗技术的重要性,也因此获得无限动力。同时,这15年的探索帮助我们打好基础,推动心脑血管检测领域的成果应用到其他医学领域。

 

Q4

 

科研团队的日益壮大离不开您平日的严谨自律以及对学生的悉心栽培。想请问您在招收学生时,最看重的品质或能力是什么?在学生培育与团队建设方面,您有什么经验可以分享的吗

 

A4:招收学生时,我们最看重的品质是探索精神。在科研过程中,探索精神体现在愿意多问为什么,面对问题不轻易放弃,积极分析导致问题的原理,并寻求解决方案。不懈探索的过程中,往往就能与突破性的创新成果不期而遇。

 

除了期待学生具有探索精神,我也会对自己提出要求,那就是因材施教,并营造良好的团队科研氛围,尽力让每个学生发挥出最大潜力。学生们各有所长,有的擅长理论钻研,有的在实验探索方面表现出色,还有些虽不擅长发表学术文章,但在与工业界和医生合作方面独具优势。我们组在用人方面能尽量不拘一格,当然这也得益于科研方向的交叉学科性质,对各类人才都有需求。(详细信息可参考:https://researchers.adelaide.edu.au/profile/jiawen.li01

课题组一起庆祝学生李博哲的生日并为Harald Giessen教授简单送行

 

Q5

 

您曾经建议那些(想要)从事理工科研究的女生们建立自己的“伯乐团”,能否详细解释一下这个名称背后的寓意、以及“伯乐团”应该具备哪些特质?

 

A5:英文中有这样两个词mentor和sponsor。Mentor更偏重于给予事业或人生道路上的建议,而sponsor更偏重给予机会和推荐我们到更高的平台。我觉得“伯乐团”需要有mentors 和sponsors:有欣赏我们才能、能指点迷津、愿意在我们不自信时提供“情绪价值”、让我们看到自己闪光点的mentors;也有愿意引荐、提拔我们的sponsors;有的伯乐既是mentor也是sponsor。建立自己的“伯乐团”,并对出现在我们生命中的mentors和sponsors心怀感恩,将启发我们持续成长、勇攀高峰

 

当然这个建议不只适用于女生,强调女生的原因是因为女性有时会不好意思“套磁”伯乐。我最近在索尼-《自然》技术女性颁奖典礼和后续活动时也是这样,起初,我有些不好意思主动接触在场的科研界、工业界大人物。反而是他们主动与获奖者们交流。交谈中我才惊喜地发现,我们竟有许多相似的想法,甚至在某些方向上我还能为他们提供帮助。

 

与颁奖典礼获奖者,Sony CEO、CTO,Nature Editor-in-Chief合照(右3为李佳纹)

 

Q6

 

最后一个问题,作为Advanced Photonics 的青年编委,您对于国产期刊提升国际影响力有何建议?您认为国产期刊可以借鉴哪些国际办刊模式?

 

A6:随着科研环境的不断变化,国产和国外期刊在互相学习、适应和创新。Advanced Photonics 与国外顶级期刊一样高标准严要求地审稿,而且审稿速度相比很多国际期刊快,这是非常值得继续发扬的。我觉得国产期刊的国际宣传还是不如顶级国期刊。在新媒体时代,咱们秉持的“酒香不怕巷子深”理念或许需要新的实践策略。我注意到有许多华人课题组的开创性的文章发表在Advanced Photonics上 。如果能在国际平台上得到更多推广,将有望得到更多文章引用,并进一步扩大其国际影响力。当然,这在一定程度上也受到许多社交媒体平台的限制,我建议Advanced Photonics可以考虑通过SPIE帮助国际社交媒体的宣传,并提高传统主流媒体的宣传。比如发表在SPIE网站上的plain-English summary可以进一步转化为国际媒体新闻稿,助力华人课题组的成果在全球范围得到推广。

 

 导师简介 

 

李佳纹,博士,阿德莱德大学电气和机械工程学院副教授,光子和先进传感所副所长,在血管内成像和光纤成像传感方向担任学术带头人。2010年获得浙江大学信息工程专业学士学位,2015年获得加州大学欧文分校博士学位。博士毕业十年内,她已经获得超过800万澳元的经费支持。曾获2021欧莱雅-联合国教科文组织青年女性科学家奖,2022澳州杰出青年科学家奖,2023 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”,2024澳大利亚新西兰光学协会职业生涯中期奖等荣誉。

 

编辑 | 徐睿