学子故事 | 当工程遇到生物医学：不止玩“花活”，更能整“好活”！

机械电子工程专业的陈力哲在西交利物浦大学里，做了四年生物与工程学的跨学科研究。申研时，他主申生物医学工程方向，狂揽约翰霍普金斯大学、佐治亚理工学院、杜克大学、帝国理工学院等七所名校offer。

今年九月，他即将前往连续多年专业排名全美第一的约翰霍普金斯大学，开启下一阶段的研究探索之旅。

“回望过去的学术经历，我一直在思考如何做出有意义的交叉学科研究。” 陈力哲说。

“在西浦自由开放的学术环境中，我跟随着自己的兴趣做出了每一步选择，一步一步走到了今天，构成了这段独一无二的本科学习经历。”

他的故事是怎样的？听他娓娓道来。

做机器很酷，但不能光想着玩“花活”

从中学开始，我就觉得工程学很奇妙，但那时还只是兴趣，从来没想过到底该做什么应用，真正开始思考自己要做些什么，是在看了一本神经科学的书之后，书里提到一个著名的病人——亨利莫莱森（Henry Molaison）。

1926年出生的亨利在10岁左右出现癫痫，在27岁接受了一次实验性的脑部手术。手术后，尽管癫痫症状得到控制，但亨利患上了严重的顺行性失忆症。从此，亨利变成代号HM的职业病人，参与科学家的研究工作，为医学和神经科学的发展做出了巨大贡献。

故事里最触动我的是获得亨利脑成像的“气脑造影”技术：要先抽干患者的脑脊液，再用针把空气从患者腰部注射入大脑；为了获得更清晰的造影，还要把病人绑在椅子上摆出扭曲的造型，甚至头脚颠倒反复旋转。

我觉得太恐怖了。但如今有了CT、MRI等先进的医学工程技术，病人就不用这么痛苦。可见科技、机器和工程的发展，对于推动医学进步真的非常重要。

但哪怕是拥有很多先进技术的今天，世界上似乎也还有很多病人，在面临一些困难、承受着痛苦。这时候我才感觉到：我在工程学上的发展，不能只停留在兴趣上，得想想怎么学知识帮助他们，哪怕只能帮一点。

就这样，我了解到生物医学工程专业（BME）——运用工程技术手段去解决医学中的有关问题，这完美地契合了我的兴趣和目标。

但高考后，我没有选择开设BME的大学，而是来了西浦。我看了一些BME专业的课程，就是工程和生物各学一些，知识上并不连续，这种我不喜欢。那不妨来西浦这种更自由多元的大学试一试，自己把工程和生物连接上，等硕博再去BME专业深造。

我觉得还是应该把工程作为以后发展的核心和基础，于是选择了西浦智能工程学院的机械电子工程专业。

初体验：用工程思维解决生物难题

刚来西浦我就听说了国际遗传工程机器大赛（iGEM），这是全球合成生物学领域的顶级赛事。iGEM里面的这个“E”是“engineered”，所以它不是传统的生物科学，而是要用工程思维、基于现有的生物元件造出新东西来解决问题，这不正是我想做的！

我知道西浦每年都有本科生组队参赛，但大部分队员都来自生物科学系。我尝试报名，然后顺利通过了面试，成为了西浦iGEM团队有史以来的第一个机电背景的工科生。

即使我有生物知识的积累，但做项目还需要更多，好在我的队友是一群爱生物学爱到疯狂的人，吃饭的时候也要讨论两句通路和实验设计。

我们几个人泡在iGEM的工作室里，围绕着各种问题各种聊；我也给他们讲工程上的东西，不讲具体东西怎么做，更多的是分享工程思维。

他们给我讲怎么做科学的生物实验设计，我给他们讲判定系统是否合理的工程指标。聊来聊去，双方对两边的知识都有了足够的了解，慢慢地就融到一起了，创造出了我们在iGEM2021中独一无二的设计。

这种讨论是我认为更有效的学习方式，我当然可以通过自己看书补充知识，但这样培养不了素养。互相分享观点再碰撞出新的想法，这实在是太宝贵了。

（西浦代表队在2021年iGEM大赛中斩获金奖）

我们项目的主题定为食源性疾病以及食品中副溶血性弧菌的定量检测手段。传统检测方法可能需要进行长时间的培养，或者用传感器测出标准曲线再比对细菌浓度，但这对于没有专业知识背景的商户和消费者实在是太困难，也不实用。

于是，我们把细胞自我调节机制和工程的定量控制系统结合在一起做出生物传感器，最后使用者只需要看荧光反应的有或无，就知道细菌浓度是否超过了规定的检测标准，是一个一目了然的二元系统，很工程思维。

思维素养和知识技能同样重要

大一时，我上过一门机器人导论的通识课，课程老师是智能工程学院的宋鹏飞博士。宋老师提到自己在做医工交叉领域的研究，我就默默记在了心里。

大三iGEM结束后，我在官网翻宋老师近期的研究方向和论文，发现他还做基于微流控芯片的生物传感器，这也是我感兴趣的！我赶紧给宋老师发邮件，申请加入项目组。没想到宋老师10分钟后就回复我：“没问题，你的背景很适合。”

加入后，我以前辈们的研究为基础，做检测心梗的纸基微流控。我做出了一套完整的平台，搭载自动化纸基微流控器件，把样品滴在上面就可以自动对急性心梗进行诊断。

宋老师（上图右）是微流控的专家，在机械工程的专业知识上给了我很多支持；而我也在宋老师的帮助下，开展了自己的项目设计与实验验证。

这种思想上的交流和讨论是我很看重的。宋老师非常开明，也很愿意和我聊，我不是老师的“苦力”，老师也不是我的“领导”。我们在一块能想到很好玩的东西一起去做，这种氛围我特别喜欢。

要说宋老师最大的特点，就是专业和知识扎实，这也是我们智能工程学院的特点，老师们真的做到了传道受业解惑。他们不光是教知识，更多的是引导学生自己思考。而当学生思考了，就会不可避免地拿课外知识问老师，如果老师没有足够的专业背景，又怎么解答我们的疑问呢？

正是有了这些技术和知识的支持，有他们的培养，我才没有变成空有思维素养没有干货技能的人。

没有好的基础，怎么去更大的平台

做完微流控的项目之后，我跟有临床背景的专家们交流过在医学上的使用。尽管我的初衷是希望这种检测手段让普通大众也能操作，从而帮助医生快速判断病情、缓解医疗资源挤兑，但他们给我反馈说，在临床实用性上依旧有很大的提升空间。

这其实就是系统思维DBTL循环（设计-构建-测试-学习）的一部分：收到反馈，那我再去改进设计就好。所以我现在要去约翰霍普金斯，去接触世界前沿的医学和公共卫生学，去做前沿的生物、医学、工程的交叉研究，把自己的产出往前再推一步。

很早我就想好要往BME方向发展，要做出有用的、对人们有意义的东西，但拥有全美第一BME专业的约翰霍普金斯不是我的终极目标。或者说，我不是冲着它才做了这些研究，而是跟随着兴趣，一步一步摸索着走到今天。

为什么我一个学机械电子工程的能申到约翰霍普金斯的BME，说真的，过程中少了哪段我觉得都不行，是我在西浦所有的经历和因此形成的认知把我送到这里。

西浦是我成长路上很重要的一个地方，它给了我非常好的教育和自由包容的环境，让我在这里磨砺，打好了基础再去下一个平台发展。I’m proud to have been an XJTLUer.（我很自豪自己是西浦人。）

（记者：胡秋辰 摄影：赵宸绪）