重点实验室,离我们生活有多远

中国教育装备采购网2015-10-22 11:56围观1071次我要分享

  重点实验室是科技创新体系的重要组成部分,是国家或省级组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。南京是著名的科教城市,拥有省级以上重点实验室70多家。日前,记者走进几家重点实验室,揭开相关领域科技的神秘面纱,解读科技与社会生活的紧密联系。

  在实验室里 埋头做着航天梦

  玉兔探月、歼10冲天,还有一些尚不能公开报道的国家重点科技工程,都有南京航空航天大学机械结构力学及控制国有重点实验室的功劳。科技引领着人类走向未来,把很多看似神奇的事情变成现实;科技也是一个国家的核心竞争力所在,尖端科技堪称“国之重器”。那么活跃在南航“国重”里的,是一群什么样的科学家?南航教授、实验室主任熊克说:“科学家也是普通人,和你周围的人没有什么差别,也许就像你的同事,甚至像你的亲朋好友。”

  “国家队”里,很多故事不能说

  走在实验室走廊,透过两边的落地玻璃门窗,房间里的电脑、实验设备和正在工作的科学家一览无余,如果你想看影视剧里那种场面,一群科学家穿着白大褂、戴着护目镜,操作着各种造型奇特的仪器,一会儿这里发出闪光,一会儿那里腾起烟雾,那你一定会失望,因为这里很安静,便装的科学家们男女老少、高矮胖瘦“款式”齐全,撒到大街上没人会觉得他们和普通人有什么不同。如果不是事先说明,外人不会想到这里是航空航天领域的前沿技术研究基地之一。南航科技处的石峰老师告诉记者,国家在某个领域只设立一个国家级重点实验室,因此“国重”可以说是相关领域的“国家队”,参与了很多重大的国家项目。

  在嫦娥三号登月计划中,玉兔月球车的光谱仪是扫描月球的“眼睛”,而开启和关闭这只眼睛的,正是该实验室由中科院院士、南航教授赵淳生团队研发的超声电机,其重量只有普通电机的1/10,直径仅有30毫米,能抗-120℃至180℃的温度。当“玉兔”完成了试验任务后,南航收到了兄弟单位的感谢信。

  在纪念抗战胜利70周年阅兵式上编队飞过天安门城楼的歼10战机,采用了长江学者、南航教授郭万林团队研发的三维损伤容限设计,使机体结构性能达到国际先进水平,其核心理论被称作“郭氏理论”。要知道,俄罗斯总统普京的专机不能在欧洲的很多机场降落,与这方面设计达不到国际标准有相当大的关系。

  前沿科技,搭建科幻般的世界

  郭万林教授研究的是世界尺寸最小、时间最短、做功最轻的领域——纳尺度物理力学世界。纳米、飞秒和安焦这些单位,光是数小数点后面有几个零就足以让普通人头晕眼花。在那个世界里,一切物质都是分子、原子、质子、电子等等,万物平等,它们的特性如热、磁、光、热还有机械能可以互相转换,这个世界有一个专门的名词“局域场”。

  “举个例子,电脑CPU是用电的原理运算,而硬盘是用磁的原理存储,如果在量子物理层面实现某种电磁转化,那么CPU既能运算,又能存储,人类就会发生一场数据革命。”郭万林教授说。

  局域场的某个角落,也是没有硝烟的战场,例如在军事领域有这样一种设想,航母在面临导弹攻击时,可以发射全谱段电磁波形成保护盾,导弹飞入保护范围就会失去目标,而如果可以实现局域场信号转换,利矛就可以攻破坚盾。

  你能想象姑娘们做个美甲就可以把手机嵌在指甲上吗?实验室结合理论预测和实际观测判断,在电子束的击打下,二硫化钼转变成一条只有0.35纳米的纳米带。2014年,美国橡树岭国家实验室连同美日两国18位科学家将这一预测发展为可控技术,英国权威杂志Nature Nanotechnology特意邀请郭教授为这一技术发展撰写新闻评论。这意味着全球的制造技术即将突破10纳米极限,在可穿戴设备方兴未艾时,可嵌入设备已经起步。而对人类来说,也许意味着人和机器的融合,在未来,人的定义也许会因为这种融合而改写。

  石墨烯中的波动势,这8个字平淡无奇,但有可能引发新的能源技术。根据此前的实验报道,水流在流过碳纳米材料时会产生电流,但在郭万林团队发现这是电极本身的效应,与碳纳米材料无关,澄清了十多年的混乱认识。他们更意外发现石墨烯放入水中或从水中取出的一瞬间产生的电压激增,这个现象启发了新的研究,使实验室发展了有200多年历史的双电层动电理论,它的最简单应用,是把涂了石墨烯的空心球扔到海里,海浪沿球表面的石墨烯起伏就可以发电。而且,他们实验发现在石墨烯表面拖动液滴也能发电,并称之为拽势。利用拽势,毛笔书写的笔画可以产生不同方向和大小的电压,可感知、辨识书划;也可以用拽势收集雨滴的能量并转化成电能。目前,他们正在进一步提高这类新型发电原理的发电量和发电效率。也许不久的将来,我们就能把空气中的热量直接转化成电能。

  科学技术,引导着人类的未来

  在这个国家重点实验室采访,当记者就一些科研项目试图了解更多细节时,没有人肯多说,大家都知道这个话题涉及国家安全,字字千钧。事实上,在这里工作要比在普通科研机构更能耐得住寂寞,因为很多研究成果是不能写成论文发表,科研人员在评定职称、收入定级上就会受到影响,当一项成果得到应用时,一批人却需要深藏功与名。

  上个月,中国工程院院长周济在南京作了一场报告解读“中国制造2025”,报告称,中国在很多重要领域接近甚至达到了国际最先进水平,但整体实力上与发达国家仍有不小差距,通过30年的努力,中国有望引领全球制造业。

  要赶超,就要比领跑者更辛苦。熊克告诉记者,有些承担国家重要任务的科研单位明确提出工作时间是611(每周工作6天,每天工作11小时)、白加黑(白天加夜晚),这是中国科技工作者当前拼搏的现状,有些技术花多少钱也买不来,必须自己手里攥有。而在“南航国重”,整个团队以一种“奔跑”的姿态在运行。熊克说:“不光是我们,全中国的科技界都在奔跑。对搞科研的人来说,智商是重要的,而全神贯注地投入,持之以恒地行动更加重要,如果没有更多的付出,我们怎么可能花几十年走过别人上百年的路?” 实习生 熊思雨

  运动人体实验室 是咋回事儿

  随着全民健身热潮的兴起,运动已经成为一种生活方式。但如何合理安排自己的运动,很多人还是不太清楚。其实,运动不是一个“四肢发达头脑简单”的事情,它是一门科学。

  作为江苏省省级重点建设实验室,南京体育学院的运动人体科学实验室,就是研究运动这门科学的。记者见到实验室的主任徐凯时,他刚刚上完课回来,一边擦汗一边笑着解释:“不小心讲high了。”他本学期承担着生理运动处方和运动营养两门本科课程的教学任务,同时要处理实验室大大小小的事务。

  “运动人体科学实验室只是一个总称,包括7个教学实验室和5个科研实验室,1个联合实验室和1个实训基地。”徐凯报了一串以运动打头的实验室的名字,又前后地挥了挥手,表示这些实验室分布在全校各地,“也不是那么神秘,我们的实验室是对全校开放的,部分对外开放,比如有和南京大学联合建立的运动生物医学联合实验室。”

  据介绍,运动人体科学实验室的研究方向主要是围绕人体运动生物力学原理与应用、运动疲劳与训练适应的分子机制、运动健身的评价与指导、体能训练与运动康复等。“简单来说,这个运动人体科学,和医学、化学、物理学等,都有交叉重叠。”徐凯本人就是临床学出身,许多实验室的老师以前也都是学医的,“想一句两句解释清楚自己是干什么的,真的很难啊,特别是那些觉得自己很擅长运动的人,可能他们的运动方式并不科学。”

  徐凯举例说,现在的马拉松赛跑很热,有的甚至报不上名,但不时会有一些在马拉松跑中出现身体不适甚至猝死的新闻。“很多人对自己的身体并不了解,也并不知道怎样的运动量是适合自己的,更不知道有些运动是会给自己的健康带来隐患的。”徐凯介绍,他们实验室就有测试运动状态下心电图的跑步机,能够帮助排除运动风险。“比如一个老大爷发现自己爬到5楼心里会有些不舒服,但去医院查却没问题,这个时候就可以试试查一下运动心电图,因为有些问题只有在运动状态下才能显现出来。”

  与一些专业化程度很高、难以被普通人理解的科研项目相比,运动人体科学还是非常接地气的。“现在不是流行运动手环么,其实一开始这种工具都是作为科研器材的,只是有一些被商业化了。”徐凯说,运动人体科学实验室几乎有对人体运动一条龙研究,比如有研究吃的东西的运动营养实验室,也有关于跑步姿势等偏向于物理学的运动动力学研究,而你跑坏了比如膝盖疼的话,还有运动训练与康复实验室??

  “现在是竞技体育和全民健身并重,所以我们虽然也承担一些专业运动队的科技服务,但有很多课题都是和普通人密切相关的。”徐凯2011年成为实验室的副主任,2013年正式成为主任,而这几年,正是整个国家对体育不断加深理解的时候,“这种转型,也是科研回归本质的体现吧,无论哪种科学,最后的目的都是要造福人类。”徐凯介绍,他们做过青少年体质与身体活动的流行病学研究、江苏省学生膳食营养与身体活动的研究、广场舞对老年人心肺功能影响的研究等课题,“这些都是需要长时间跟踪,所以科研项目的跨度也就比较长。”

  就像苹果手机的广告语是“最大的不同是处处不同”,运动人体科学实验室的一些研究工具,乍看之下就和普通健身房里的机器一样,但只有做科研的人才能看出这其中的差别。徐凯说:“比如健身房的跑步机是你跑起来跑带才动,而我们这里的跑带会主动跟着你跑;那边的攀岩墙,看起来难度并不大,因为它是促进运动康复的;而这台价值100多万的模拟仿真评价训练系统,能模拟挥球棒等复杂的运动,用来帮助工伤恢复。”

  刚介绍到这,体能与康复实验室的负责人顾老师也走了过来,表示下周就要去美国出差,“这个机器会有一些设备更新,厂家都会专门做培训。”顾老师本科也是学的临床医学,“南京所有三甲医院都有我同学,最后像我这样做科研的还是比较少,学校对于科研人才的需求很大,不过要求高但待遇相比同等要求下其他工作又差一些,所以我们还是缺人呐。”

  事实上,科研的压力还是很大的。除了人才缺乏,徐凯也提出,现在运动人体科学还是一个鲜为人知的专业,许多研究项目都需要普通人参与,而他们作为单纯的科研工作者,有的时候在这方面渠道不是很广。“像我们测试时需要很多志愿者和测试对象,有些可以依靠政府机关或者疾控中心等,有些就只能靠私人关系,比如顾老师认识的人就多啊。”徐凯半是玩笑半是认真地说:“我的科研生活,要么是写材料,要么就喂喂老鼠什么的,但测试时往往人手不够、地方不够,希望以后能获得更多支持吧,我们也是希望我们的研究能帮助更多人,科学合理地健身,更好地保持健康。” 本报记者 徐宛芝

  还有多少食品 让我们不安

  转基因食品到底能否食用?抗生素的滥用有哪些严重后果?农药残留对身体有哪些危害???.日前,记者走进位于南京东郊的江苏省农科院食品质量安全与检测研究所,采访设置在这里的农业部农产加工品监督检验测试中心,记录食品安全检测细节,解析当前食品安全热点。

  “传说”中的小番茄不是转基因食品

  试剂配置室、核酸提取室、PCR扩增室、核酸检测室、DNA检测,蛋白检测??这里是转基因评价检测公共技术服务中心,各科室和实验室一字儿排开,只听得“嗡嗡嗡”或者“滴滴滴”的机器声,科研人员正在紧张地配置试剂、提取DNA、蛋白质,检测转基因生物的蛋白结构、DNA结构以及对环境生物的影响。

  吴季荣副研究员正埋头紧张地做着实验,他的研究领域涉及小麦、水稻及其他一些农作物的转基因生物安全检测和监控。“从目前的实验情况来看,转基因和非转基因生物在环境、微生物等方面并没有什么差异,转基因食品目前没有发现什么食用安全问题。”针对转基因问题的提问,吴季荣的回答谨慎又严谨。

  那么,目前我们的日常生活中,有哪些转基因食品?吴季荣介绍说,中国种植的转基因农作物主要是棉花,目前没有小麦和水稻的转基因品种,但有相关的研究;市场上的转基因产品主要是进口大豆油,很多人“传说”中的小番茄其实不是转基因食品,而木瓜大多数是转基因产品。

  据了解,我国目前转基因的现状是,可以进口国外生产的转基因农产品,但是不允许自己生产自主知识产权的转基因农产品。有关专家指出,这样的现状比较尴尬,如果我们确信转基因食品不安全,就应该禁止进口转基因产品,如果我们认为转基因农产品种植会带来生态安全问题,那么,我们应该全面禁止种植转基因棉花。对于这种情况,吴季荣认为,目前转基因的生物安全评价,在一些方面还缺乏权威标准,一些未知的因素和领域还需要科研人员深入研究,“转基因现在是社会热点,涉及到食品公共安全。现在关于转基因的争论,大多数有炒作的原因,很多人由于身份、视野、角度的不同,对转基因产生了各种不同的看法,对此,我们不该盲目跟风,而应该有更加科学、理性的认知。”

  中国人均消费抗生素是美国的10倍

  走进畜禽产品安全性研究重点实验室,似乎来到了一座“大观园”,这里的研究仪器琳琅满目,有液相色谱仪、三重四极杆液质联用仪气相色谱仪,还配备氨基酸自动分析仪、贝克曼超高速离心机凝胶成像系统以及细胞培养室、致病性病原菌净化操作室及实验小动物房。

  陈明副研究员主要从事农产品质量品质分析、畜禽产品质量安全检测及风险评估等领域研究,并从事抗生素残留监测、检测分析方法标准制定。在实验室里,陈明指着眼前的几台仪器说,“抗生素的残留,用这些最先进的色谱仪进行检测,可以检测到百万分之一、千万分之一,也就是说,从科学手段上来说,对抗生素的检测已经根本没有问题。”

  中国是抗生素使用大国,每年生产21万吨,出口3万吨,其余全部自销,人均消费138克,是美国的10倍。中国每年有20万人死于药品不良反应,其中40%死于抗生素滥用。细菌变异速度非常快,我们使用抗生素的过程,加速了细菌的自然选择。“抗生素是一把双刃剑,用好了可以抑制很多病原体细菌,但滥用则可以提高细菌的抗药性,现在可以抵抗很多抗生素的超级细菌已经出现了,基本上现有的抗生素不能有效预防或者杀掉它。”陈明说,“超级细菌在世界各地都有,这非常可怕,一旦超级细菌变成了全球流行的传染病,这就成为一场大的灾难,如果我们缺乏有效的抵制方案,就会造成极高的死亡率,这是我们面临的非常严峻的挑战。”

  如今,一些畜禽在饲养过程中,为增加产量,盲目大量使用抗生素,消费者因为食用这些畜禽产品而吸收了大量抗生素,长此以往,后果不堪设想。陈明感慨,“主要问题出在监管环节,国外农产品主要是集约化、规模化生产,这样就可以集中管理、检测,而我国大多是小规模的农户生产,千头万绪,无法进行有效监管。”

  农药残留如规范用药99%都没问题

  食品质量安全与检测研究所还有一个产地环境危害鉴定与干预研究室,主要承担农药等主要污染源的环境生态、农产品安全生产质量控制技术研究。

  “如果真正按照农药标签上的要求使用农药,99%都没有问题。”张志勇研究员主要从事农药毒理与安全性评价与检测,他介绍说,实验室目前每年要为十几家农药厂提供农药检测,检测残留水平,有没有危害,残留时间的长短以及推荐量、间隔期等等,企业再把这些数据提供给农业部,由农业部组织评审,进行综合考虑。

  张志勇介绍说,目前市场上有600多种农药,每一种农药都按科学检测的数据确定了使用规范,如果在使用上真正执行了这些规范,那么,农药残留就不是问题。他举例说,镇江爆炸瓜曾经出现了问题,主要原因就是瓜农没有严格按照要求使用农药,“目前,我国对农药管理比较严格,单去年就投入了九千多万元做限量标准,取得了很好的成效。”

  如今,很多人走进菜市场,最担心的就是农药残留问题,不过,在张志勇看来,农药残留不是一个大问题,只要是正规的菜市场,都有专门的农药残留检测机构。在张志勇看来,目前市场上的有机蔬菜,更加不靠谱,因为按照目前的环境,培育有机蔬菜很难满足条件,而且成本相当高,因此,普通消费者千万不要迷信市场上的“有机蔬菜”。作为专家,张志勇建议尽量选购当季蔬菜,反季节蔬菜风险相对较高;另外,清洗蔬菜可以用淘米水、盐水进行反复浸泡,这样可以尽量祛除蔬菜的农药残留。

来源:仪器信息网责任编辑:江平

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