踏破铁鞋寻真知科研创新展风华
——记化学系95届校友、山东省“泰山学者”特聘教授 王炳全
王炳全,男,潍坊人。1995年毕业于原聊城师范学院(现聊城大学)化学系获学士学位。同年,以第一名的成绩考取中国科学院长春应用化学研究所。2000年在电分析化学国家重点实验室从事生物传感器的研究,并获分析化学博士学位。2001年赴法国格勒布诺尔原子能研究中心进修获博士后研究员。2002年入读美国康涅狄格大学药学院的药剂博士课程,并在康涅狄格大学化学系荣获美国国立卫生研究院(NIH)资助的博士后。2004年在康涅狄格大学药学院进修博士研究生。2010年作为生物过程研发科学家领导了Genzyme (赛诺菲分支公司)公司内的第一个FDA的药剂生产过程QbD的研究。2011年任美国马萨诸塞州Genzyme公司部门经理和高级研发科学家。曾获中科院院长特别奖 (全国共20名),中国百篇优秀博士学位论文,美国药学科学家协会(AAPS)学术研究奖一等奖,康涅狄格大学研究生院博士论文奖。在美国高端杂志和期刊发表研究论文三十多篇,专利3项,出版专著4部,并担任医药科学等多个国际杂志的审稿人并在制药领域的国际会议上做过多个大会口头报告。现为山东省泰山学者海外特聘教授以回报母校。
路漫漫其修远 吾将上下求索
人生会经历很多重要的十字路口,面临不同人生的选择。王炳全教授在追求真理的道路上,并非一片坦途。他也曾为选择考研还是回家乡工作苦恼过,为选择出国进修还是留在高校工作彷徨过。1994年,王炳全已经大四,尽管当时成绩在学院名列前茅,但由于他家庭经济状况不太好差点就放弃了考研深造的机会。后来经过学院老师的帮助和他寻求科学真理的执着与努力,终于在1995年9月以第一名的成绩考取中国科学院长春应用化学研究所。
在读研期间,他珍惜自己这来之不易的深造机会,除了导师给定的任务之外自己还通过主动查阅国内国外前沿化学科研资料不停地为自己“充电”。废寝忘食的学习,周而复始的实验操作早已是他的生活习惯。之后通过导师的指点和自己的不断奋斗、学习、总结、实验,最终分离、纯化和表征了从中国大豆提取的酸稳定的大豆过氧化物酶,制备了多种新型生物传感器(如葡萄糖氧化酶,辣根过氧化物酶,大豆过氧化物酶和酪氨酸酶传感器等),并表征了多种酶在电极表面的活性和长期稳定性。他还在中科院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室制备和表征了固定蛋白质的溶胶-凝胶/高分子有机-无机混合材料,合成和表征了纳米粒子并采用自组装技术进行生物传感器的制备,还制备了微生物传感器来监测工业废水中的生物需氧量(BOD)。由于他在电分析化学国家重点实验室从事生物传感器研究中成果显著,2000年获得中科院院长特别奖。
时代在不断发展,科技也在不断创新。以现有的知识和能力与国际前沿学术研究接轨实在是有相当大的难度,正是由于清楚得认识到这一点,王炳全教授选择了出国学习前沿知识和进修先进技术的道路。
士不可以不弘毅任重而道远
“踏实求学,广泛涉猎,解放思想,大胆创新,才能出真知,有成绩!”这是在学生访谈中王教授所提到的求学方法,这也是他赴国外留学的经验和工作、科研过程中的真实写照。
2001年,他前赴法国留学,主攻电化学与生物、药物学。国外求学是十分不容易的,除了语言交流问题还有文化差异造成的困难。在平时的学习生活中,他不断地在学习和科研过程中积极与同学、导师交流,一方面促进自己的学科知识进步,另一方面锻炼自己的口语交流能力。两个月的时间,他就克服了这两点困难。在法国格勒诺布尔原子能研究中心进修期间,作为博士后研究员的他靠着积极进取,勇于创新,自强不息的精神,通过导师的指导先后使用荧光光谱和电化学表征三个吖啶酮抗癌药物和用吖啶酮药物作为电化学探针开发DNA生物传感器进行疾病诊断。
2002年,他前往美国康涅狄格大学留学,荣获美国国立卫生研究院(NIH)资助的博士后。在化学系求学期间,他专心研究了基质表面固定多种蛋白质(如细胞色素P450,过氧化物酶,血红蛋白等)进行阵列生物传感器。后来采用高效液相色谱-质谱连用和毛细管电泳等方法进行DNA加合物的分离,鉴定和定量,并开发了DNA阵列传感器来进行高通量有毒化学物质的筛选。作为博士研究生,2004他又转系到康涅狄格大学药学院研究了单克隆抗体(MAb),IgG1融合蛋白,人体生长激素,重组人血清白蛋白(rHSA)和细胞因子的配方和冷冻干燥制备过程和蔗糖水平对蛋白质的稳定性和非晶体动力学的影响,并阐明了稳定性与蛋白质的天然结构和流动性(整体和局部)之间的关系。此时的他在有各方面拥有深厚的理论知识和充足的实验经验,学以致用,他提出新颖的观念并使用热处理步骤来提高冻干药物的储存稳定性并开发了利用比重仪来测量无定形固体的密度,研究了长期稳定性与自由体积的关系。
王教授毕业实习后进入美国马萨诸塞州Genzyme公司 (赛诺菲分支公司)工作,他作为课题组的主要攻关人员,采用生物工程技术制备了多种蛋白分子,并采用生物物理和生物化学方法进行了蛋白—小分子之间相互作用的研究,为所在课题获得美国国立研究院(NIH)资助做出了独特贡献。为了能够更好地指导蛋白分子稳定性的预测,他进行了生物分子结构和动力学方面的研究。他使用红外、荧光和圆二色等光谱仪器表征了生物分子在冻干和再溶解后的分子构型,采用差扫描量热仪和等温量热仪等研究了生物分子在固态的整体运动。他首次提出了生物分子的快速局部运动可能对固态稳定性起着重要作用。为验证此理论,他从次级弛豫(Beta Relaxation)入手,美国国家标准和技术研究所合作,成功应用NIST实验室的中子散射仪进行了实验证实。此理论使早期预测蛋白分子长期稳定性成为可能,大大节约了人力和物力,并加快了蛋白药物的研发,在药剂制备方面推进了生物技术的进展。为此,美国药学科学家协会(AAPS)为他颁发学术研究奖一等奖。在实际生产应用中他主导的大规模生产基地的快速工艺验证(ProcessValidation)方法首次获得美国食品及药物管理局(FDA)和欧洲药监局(EMEA)的批准,为公司节省了$380万美元并提前了1.5年实现了生产。
通过导师指导,靠着自强不息的精神,他努力进取,积极探索,勇于创新。他经历过数不清的失败,凭着对项目认真思考、反复尝试和总结创新,终于取得了科研的成功,在蛋白生物分析学术界和生物工程工业界成为卓有成就的高级科学家。
树高千丈叶落归根赤子之心难忘故乡
学科交叉是21世纪科技创新的突破点。目前生物化学,新型材料,基因工程,仪器分析等学科相互交叉,由此产生的化学生物学正在经历飞速发展,这将为医学提供新型诊断和治疗方法。考虑到国内此领域与美国相比才刚刚起步,国家自然科学基金委也把其列为重大研究计划。王教授作为分析化学和医药科学两个专业的双博士,并在世界前20强的生物技术公司从事过研发工作,他在聊城大学开展多学科交叉,立足于自主创新,在蛋白—小分子的相互作用和蛋白分子的动力学等领域为我省填补空白,将促进我省生物技术领域的进步。
王炳全教授现已是生物分析学术界和生物工程工业界卓有成就的高级科学家,不仅具有16年生化分析表征和7年的蛋白分子生物工程的经验,而且熟练掌握红外,荧光,圆二色,光散射,粒子测定,差扫描量热仪,X射线衍射,卡尔费休库仑计,冻干机和电化学等技术技能。他同时还为生物传感器与生物电子学,医药科学,电解等国际杂志做过审稿人。作为聊城大学海外特聘教授,王教授已对在中国的教学方法及组织科研团队方面做了详细规划,为该领域提供科技和人才支持,努力培养人才,加快建立一个团队,为我省在此领域提供人才储备,并开发技术以支持省内在生物工程和制药行业方面的发展培养团队,加快省内生物技术行业的发展。
在一次为同学们授课过程中,他总结道:“生物制药在中国有着广阔的发展前景,所占市场份额也越来越大。而药物的研究和发展是一个相对漫长的过程,生物分子易失活和每个蛋白质其独特的稳定性使得生物制剂面临更严峻的挑战。因此想要成绩,就必须要有坚定地目标,更要有毅力。”正是他在行业领域常年的学识积累和高瞻远瞩的预见能力,为大学生们指明了独到鲜明的发展方向。
“饮其流者怀其源,学其成时念吾师”,王炳全教授正是怀着这样一颗赤子之心践行着知恩图报的中华传统美德。而今,他正用自身的学识和无畏困难的魄力引领着母校新领域专业扬帆起航!
母校寄语:师恩难忘意深浓,桃李人间茂万丛。历苦耕耘勤育李,谆谆教诲记心中。母校永远是我们灵魂深处的圣地,这里教会了我们奋斗拼搏,让我们的生命之舟在岁月的长河中乘风破浪,驶向辉煌。值聊大四十年华诞之际,衷心祝福母校一帆风顺,蒸蒸日上,再创辉煌!