楊健：檸檬酸“魔法師”的科研之路

在被蟬鳴與熱浪籠罩的夏季，一杯冰鎮檸檬茶的清爽總能瞬間撫平燥熱。而正是這種尋常水果中存在的有機酸，正在書寫著現代醫學的傳奇。

楊健，美國醫學與生物工程院會士（2016），美國生物醫學工程協會會士（2020），美國科學促進會會士（2021），國際醫學與生物工程院會士（2023），美國國家發明家科學院院士（2018）；曾任美國德克薩斯大學阿靈頓分校生物工程系終身副教授，賓夕法尼亞州立大學生物醫學工程系任終身教授。2023年7月，楊健全職加入西湖大學，任生物材料及再生工程講席教授

從食品添加劑到生命修復：檸檬酸材料的革命性突破

尋常的白色結晶粉末，分子式寫作C6H8O7，這是有機酸檸檬酸在現實世界和化學世界里的面孔。天然的檸檬酸廣泛存在于諸如檸檬、柑橘、菠蘿等水果里，或是動物的骨骼、肌肉和血液之中。同時，也可以使用砂糖、糖蜜、淀粉等含糖物質發酵合成人工的檸檬酸。比如我們熟悉的雪碧汽水里并沒有檸檬原料，卻帶有酸甜可口的檸檬味，就是檸檬酸的功勞。

因為檸檬酸本身存在于人體中，是人體代謝的中間產物，它無與倫比的一個優點就是能夠與人體“和諧共存”——“把它放到人體體內，基本上不會產生慢性炎癥，而一般人工合成的高分子產品都會引起人體組織的排異反應。”楊健說。

那么，當我們從體外“輸入”檸檬酸（即外源檸檬酸）時，又會發生什么情況？它會和人體內自帶的檸檬酸一樣影響細胞的行為，進而參與生命活動的進程嗎？

2003年初，楊健去美國進行博士后研究，開始嘗試用檸檬酸來開發可降解生物材料，不承想就是那一年提出的“好奇之問”和“無心插柳”，開辟出一個全新的領域。

“細胞都需要代謝，但不同細胞對代謝、能量的要求，在不同時間點上，都是不一樣的。細胞‘吃’進后，檸檬酸可以調控細胞里的代謝，調控能量的獲取。因此，通過調控檸檬酸的攝入，我們就能影響細胞的這些行為，從而進一步在更深層面上調控干細胞分化及免疫反應，促進骨骼再生、血管再生、神經增生……”楊健解釋說。

檸檬酸魔法師的“外掛”之路就此開啟。楊健成為這一領域的開創者和引領者，創建了檸檬酸生物材料開發方法論，開發了一系列多功能檸檬酸生物材料，并將諸多發現付諸應用，包括人體組織的再生與修復、生物影像、生物傳感器、汗液檢測、疾病診斷、癌癥藥物的控制釋放、癌癥藥物輸送的檢測、防偽加密等。

2020年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了兩款以一種名為POC的檸檬酸可降解材料制備的骨科植入器械，緊接著2021年FDA批準了第三款基于POC的骨科植入器械。POC是世界上第一個也是目前唯一一個獲得美國FDA授權可在人體植入器械中使用的熱固性可降解合成高分子材料，而它，正是楊健的“作品”——從最初在美國西北大學做博士后開始，一路走到得克薩斯大學阿靈頓分校、賓夕法尼亞州立大學，經過近17年的打磨，最終成功走向產業化。

用自己的研究讓世界變得更好，這一刻，楊健成就感滿滿。

科學機緣：偶然發現背后的必然邏輯

1974年生于江西萬載的楊健，中小學時期并非傳統意義上的學霸。大學前的他成績中上，但更享受與朋友們探索世界的樂趣。正是這種開放包容的個性，為他后來從事跨學科研究埋下了伏筆。

在南昌大學攻讀碩士期間，楊健在導師李鳳儀指導下完成首次科研啟蒙：為解決有機硅催化劑工業化難題，他獨自背著蛇皮袋輾轉江蘇工廠，這段經歷讓他領悟到“實驗室成果必須經受現實考驗”。2002年進入中科院化學所后，師從生物材料泰斗王身國教授，他開始系統構建生物材料研究體系。2003年赴美深造期間，導師Guillermo"Ameer的前瞻性思維進一步拓寬了他的學術視野。

重要的轉折發生在2006年。當團隊試圖合成抗凝血材料時，一個偶然現象改變了研究軌跡——試管中的檸檬酸-氨基酸復合物在陽光下發出幽藍熒光。彼時學界普遍認為，可降解高分子材料無法自體發光。這個被多數人忽視的“異常數據”，卻被楊健敏銳捕捉。歷時三年攻關，團隊在《美國科學院院刊》發表突破性成果：首次證實檸檬酸基材料具備本征發光特性，由此開創“自發光生物材料”新領域。該發現不僅使創傷修復可視化成為可能，更衍生出新型防偽加密技術。

“所謂科學機緣（scientific"serendipity），本質是長期積累后的頓悟。”楊健總結道。從萬載縣走出的青澀學子到美國國家發明家科學院院士，他始終保持著對未知領域的好奇：在學術會議上主動“搭訕”不同領域專家，堅持每周精讀文獻，實驗室永遠為非常規實驗保留資源。這種開放進取的科研哲學，使其團隊斬獲22項美國專利，其中15項完成技術轉化。

群賢畢至：西湖大學打造再生醫學新高地

早在西湖大學的前身西湖高等研究院成立時，楊健就開始關注了。“非常認可這樣的辦學模式，施一公老師非常有情懷，學校、基金會的新聞也非常鼓舞人。”楊健說。

通過開發系列代謝調控可降解生物材料來調控干細胞代謝和分化、做組織器官的再生，是楊健在業內最早提出來的思路。從組織與器官的再生和修復、生物傳感器、生物影像到藥物輸送，再到疾病診斷……這些再生醫學的子領域，都是他的擂臺。

“生物材料是一個學科高度交叉和融合的領域，它也是一個永遠做不完的方向，應用也非常廣泛。我的特點是能夠把生物材料交叉結合到很多不同的學科領域，包括表觀遺傳、基因編輯、免疫治療、神經工程、生物傳感、生物影像、干細胞分化的調控等，每一個交叉領域都很有前景。”"楊健說。

但他最終的夢想，是以檸檬酸為材料，完成人體復雜組織和器官的修復和再造。顯然，這不是一個人、一個實驗室的戰斗。

“人體里有很多復雜的組織，比如整個手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復其實目前都取得了不少突破，但要把所有這些部分整合成一個具有活力和功能的復雜組織，非常有挑戰性。”楊健解釋說。而這，正是他選擇西湖大學的意義。在西湖大學這個中國高等教育改革的試驗田，這位檸檬酸“魔法師”正與全球頂尖學者共同書寫再生醫學的新篇章。

“中國是最適合強強聯合、集中力量辦大事的地方，而西湖大學是助力我的夢想走向現實的最好平臺。”楊健愿意在這一群學者中，承擔軸承的角色——他對這樣的角色很熟悉，他曾作為主要發起人之一參與創建了美國華人生物材料協會，并擔任了4年的會長，懂得如何把相似科研領域的教授們集合起來，形成合力。

正如他在入職寄語中所說：在這里，群賢畢至，未來可期。

責任編輯：周瑩瑩

“人體里有很多復雜的組織，比如整個手部的再造，非常難，手掌里有皮膚、軟骨、骨、神經、血管、脂肪、肌腱、韌帶等各種各樣的組織。一些單一組織的再生修復其實目前都取得了不少突破，但要把所有這些部分整合成一個具有活力和功能的復雜組織，非常有挑戰性。”楊健解釋說。而這，正是他選擇西湖大學的意義。在西湖大學這個中國高等教育改革的試驗田，這位“檸檬酸魔法師”正與全球頂尖學者共同書寫再生醫學的新篇章。