郭燕川：綠色明膠第三代領航者

王永生

郭燕川，中科院理化所研究員，中國科學院理化所明膠與微納米碳材料研究室負責人，生物材料與應用技術研究中心主任，中國日化協會明膠分會科技委主任、副秘書長，《明膠科學與技術》雜志副主編等。對比發現這些身份均與明膠密切相關。他深耕明膠近20年，成為明膠產業界的一分子，圍繞明膠的制造、結構、性質和應用開展系統研究。

與明膠結緣

膠原是一種廣泛分布于人體內的大分子，也是人體內含量最多的一種蛋白質，其部分降解后叫做明膠，可應用于食品、化工、醫學等領域。如食品生產助劑、食品添加劑、化妝品、保健品又或是醫用海綿、血漿等，都離不開明膠。

郭燕川與明膠的結緣可謂一波三折。本科及碩士時期，他曾輾轉于納米材料制造、電化學、染料合成與光信號的記錄等多個研究方向，直到在博士期間，才確定了明膠骨修復材料開發這一方向，由此走進了明膠科學與技術的世界。

此前，網上充斥著各種“綠色明膠”的說法，很多人認為其顧名思義就是提倡環保健康。對此，郭燕川解釋，其一從環保角度說，由于研發的酶法明膠代替了傳統的酸堿法生產方法，通過生產過程的改變可使污水排放減少50%，固體廢棄物排放減少90%，生產周期也從原來近兩個月縮短至4天左右，故稱之為“綠色明膠”；其二從健康角度講，研究發現明膠降解后得到的膠原蛋白肽，能夠對人體起到一定的營養和保健作用，從而其也被冠以“綠色”的頭銜。但無論從何種角度，郭燕川只是單純地希望明膠能在醫療健康領域里尋找到新的應用領域，以最大程度服務于社會。

中國科學院理化所明膠與微納米碳材料研究室成立于20世紀70年代，可以說是明膠研究界的“老前輩”了。從研究室第一任研究員、我國著名感光化學材料專家彭必先，到第二代研究員、研究室主任陳麗娟，再到2011年郭燕川擔任實驗室負責人，實驗室已經走過三代人、40多個春秋了。期間，在實驗室三代人的努力下，酶法明膠工藝不斷取得進步，明膠這種生物大分子的應用領域與意義也在從傳統的食品生產向生命科學等方向不斷探索。

郭燕川在美國加州大學做訪問學者期間參與了有關二型前列腺癌轉移抑制劑方面的研究，期間他學習了現代分子生物學的分析和研究技術，2011年回國后他便帶領實驗室開始了膠原多肽在抑制骨質疏松和抗癌等領域的基礎研究。

綠色工藝推動明膠現代化生產

長期以來，在骨明膠生產技術上，都采用傳統的堿法工藝進行制備，但這種制備方法不但生產周期長、用水量大，對環境還有著極大的威脅，因此迫切需要重新定義明膠工藝。2014年郭燕川作為項目負責人帶領團隊率先實現生物酶法骨明膠生產關鍵技術突破，開發了新型生物酶制劑、完善了酶解關鍵工藝和工程技術，形成了完整技術工藝包，建成了1000噸的酶法骨明膠工業生產線，并實現了商業化運營，產品達到國家藥典膠囊用明膠標準，銷售到食品/藥品行業，得到市場普遍認可。2016年，完成3000噸酶法明膠生產線建設，并順利投產。

與傳統明膠工藝相比，郭燕川的新工藝使噸膠用水量、污水排放量、固體廢渣以及生產周期等都大大減少，產品凍力也提高了20%以上，經驗證80%以上的明膠產品質量都達到了藥用明膠的要求。2014年該技術通過寧夏省科技廳技術鑒定，2015年合作企業寧鑫生科公司成功三板掛牌，2016年被評為中科院科技成果轉化亮點工作，同年獲得中國產學研創新成果優秀獎、寧夏省科技進步三等獎、中國醫用包材協會新技術、新材料一等獎。

明膠醫用技術產業化

由于明膠具有良好的生物相容性、可降解性以及低免疫原性等特性。2013年起，郭燕川便開始帶領團隊開展明膠在醫用領域的研究，第一個項目是進行明膠靜電紡絲納米纖維制造技術及其在創傷止血領域的應用研究。通過多年的探索，他們根據明膠材料特性和醫用要求，成功開發了一款獨特的醫用明膠工業電紡系統裝備，順利實現了明膠納米纖維的工業制造，并通過摸索和優化明膠電紡纖維制備過程中相關工藝的參數，如電壓、收集距離、轉速等，實現了明膠納米纖維的可控穩定制造。而后對材料進行了生物安全性評估和功效驗證，最終獲得了一種具有快速止血和促進傷口愈合功能的止血材料。2016年，該技術獲得基金投資，開始了工業化實施。

膠原蛋白肽的醫學應用是團隊開展的另外一項工作。近年來，我國老齡化趨勢日益嚴重，在世界3.55億骨關節疾病患者中，僅我國就超過了1.5億人。盡管早有研究表明水解膠原蛋白可以治療骨質疏松癥，但效果作用機制、膠原多肽的降解工藝、產物特征與生理調節的作用都還是一片空白，為了從源頭上驗證和闡釋膠原蛋白的生物活性作用，郭燕川帶領團隊開展明膠降解多肽的系統研究，成功分離和鑒定出了特定結構的活性肽段，通過細胞和動物實驗驗證后，與包頭市第一人民醫院合作開展臨床研究。通過臨床實驗驗證了其所制備膠原蛋白肽的促骨活性，確認口用膠原蛋白肽6個月后，在絕經的患骨質疏松癥的患者中，骨密度得到了顯著增強，骨痛癥狀得到明顯改善。

科研要堅持不懈

關于產學研問題，郭燕川認為，“產、學、研”應該融合在一起，但對獨個從業者來說肯定有所側重，畢竟，不是每一個科研人員都能將三方面做到面面俱到，就拿明膠研究領域來說，科研人員都是按照學科來分類的，而到了應用和實際工程中，卻是以產業結構來劃分的，在科研項目產業化過程中，實際需要多方面專業人員的有效組織與配合。

郭燕川表示，從科研到工程應用的轉化并不是一朝一夕的事，不能急于求成。在科研人員的培養上，應當因材施教，根據每個人的特長與興趣所在，找到適合自己的研究道路?！笆紫纫鹬乜蒲腥藛T的個人意愿，其次激發出自身的潛能，最大限度發揮自己的特長，打造出一個具有獨特個性的科研人員?！惫啻ㄔ谌瞬排囵B上，拒絕千篇一律，總是積極地挖掘學生的能力。因此，每每在招收學生時，郭燕川都會將學生自動劃分為純研究型與純應用型，使其在科學和工程之間做出最適合自己的選擇。說到科研中他最注重的能力，郭燕川沉思片刻給出了答案。他認為，科研中要做到持之以恒，這一點說起來容易做起來卻極為困難。

研究明膠近20年，郭燕川身邊的人換了一批又一批，能在一個領域堅持下去的人少之又少，這里面有多方面原因，包括個人興趣調整、科研經費缺乏、研究熱點變化等等?！拔沂冀K認為人一輩子做好一件事就是成功，明膠研究就是我為之奉獻一生的事業?！?/p>

談及未來的研究發展，郭燕川表示，醫用明膠仍會是他的研究重點，他希望能夠打破國外在該方面的技術壟斷，制造出屬于我國獨立生產的醫用明膠。與此同時，在實現明膠穩定生產的基礎上，他還要進一步提升醫用明膠的使用價值，開發一系列基于明膠的高端生物醫用材料，并深入挖掘明膠大分子的生理活性和生物學意義，力爭找到其在醫療健康領域新的突破點。