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探索 | 江苏多个项目获首届全国颠覆性技术创新大赛最高奖——创新技术,就这样改变了“游戏规则”
2022/05/10 21:14  新华报业网  

  交汇点讯 日前,由科技部主办的首届全国颠覆性技术创新大赛落下帷幕,来自姑苏实验室、东南大学、苏大维格等多个江苏项目团队,经过激烈的路演答辩,从2724个项目中脱颖而出,荣获大赛优胜奖等多个奖项。

  作为“可改变游戏规则”的创新技术,颠覆性技术牛在哪儿?又该如何进行颠覆性技术创新?记者对话获奖团队,聆听他们“剑走偏锋”的创新故事。

  论证颠覆性,请回答“海尔迈耶问题”

  作为一场较量“颠覆性技术”的创新大赛,其评选方式也颇具新意,创新参考了著名的“海尔迈耶(Heilmeier)问题”,重点从“是不是”“可能性”“影响力”等三个方面评价参赛项目。

  在路演答辩中,参赛项目团队均要回答诸如“对现有技术的替代性如何”“为什么认为该方法会成功”“这项研究的风险和回报是什么”“谁会关心此研究”“如果成功了,产品或市场会有什么改变”等问题,从而论证自己的研究的确是具有战略性、前瞻性的颠覆性技术方向。

  参赛团队必须得深刻理解什么是颠覆性技术。

  “颠覆性体现在可以改变游戏规则,着重于采用新原理来对现有技术进行迭代,或者开发全新的应用场景,而非对现有技术的优化、拓展。”优胜奖获得者、姑苏实验室“固态纳米孔DNA测序仪”项目负责人胡岚说,以DNA测序技术为例,这是生命科学领域最重要的底层技术之一,但是目前市场主流的二代测序仍存在读长短、耗时长、国外先发垄断等痛点,团队研发的固态纳米孔测序技术,属于第四代测序技术,采用了全新的原理——基于微纳加工工艺批量制造低至3nm(纳米)直径的纳米孔,当DNA链穿过纳米孔时,通过检测所引起的电流变化而实现测序。该技术在各项参数上相对现有测序技术均有重要突破,有望重塑整个测序产业链。

  图:固态纳米孔

  胡岚告诉记者,大赛竞争非常激烈、气氛非常紧张。参赛项目需要通过初筛、领域赛、总决赛层层角逐。令他印象最为深刻的是第二轮领域赛的封闭式答辩,“我当时是所在分组的13号,前面12个项目只通过了一个,当时就感觉比赛淘汰率这么高!”但是轮到自己答辩时,他突然不紧张了,“我告诉自己我们在这个项目上是最专业的,我们的技术是完全符合颠覆性技术创新的定义的。”因为准备充分,对评委的提问都一一顺利作答,最终五位评委集体亮了绿灯。事后胡岚得知,好几家实力雄厚的上市公司团队没有通过答辩,这让他对自己团队的创新实力充满信心。

  “说器官芯片模型是颠覆性的,是因为这项技术和以往的细胞模型和动物模型都不同,是第三种实验模型,也是面向未来的新技术。”东南大学生物电子学国家重点实验室顾忠泽教授团队的“人体器官芯片”项目,以连续两轮全票通过的优异成绩,获得总决赛优胜奖,他告诉记者,人体器官芯片并非电子产品,而是利用人体自身的干细胞,在U盘大小的芯片上制造出要用显微镜才能观察到的体外迷你“心脏”“肝脏”“肾脏”等人体器官,以模拟人体相应器官的功能。

  “目前器官芯片技术更多的还是在实验室中应用,未被大众所了解,但总有一天它会像基因芯片技术一样,得到广泛关注和认可。”顾忠泽认为,器官芯片技术经过8-10年的发展也会逐渐成熟,未来预期有数百亿甚至千亿的市场,是我国生物医学科学和应用领域必须尽早掌握的技术。

  剑走偏锋,他们改变了“游戏”规则

  据了解,此次大赛全国共有2724个项目参赛,想要获评优胜项目难度非常大,且最终只有36个项目获得最高奖——总决赛优胜奖。如此高的淘汰率,如何突出重围?

  在采访中记者发现,获奖团队都有一个共同特质,就是敢于“剑走偏锋”。

  在一台110寸的大触控屏旁,苏大维格副总裁、子公司维业达总经理周小红向记者展示:不仅用手直接进行点触、放大缩小等操作十分顺畅,即便戴上手套,依旧可以对屏幕进行灵活控制。

  “高灵敏度触控屏背后,只有一张透明的薄膜。”周小红告诉记者,在这个透明的薄膜上其实有成千上万个很细的电路,而电路的结构比人的一根头发丝的二十分之一还要细。这也是“新型柔性触控屏研发及产业化”项目获评此次大赛优胜项目的重要原因。

  她介绍,在纳米结构中间铺上导电材料,看似普通的透明薄膜摇身一变,就成了一张具有触控感应功能的高科技柔性膜。这项创新是如何触发的?“随着近些年手机市场的快速增长,对触控薄膜的需求也大幅增加,但当国内企业纷纷抢占小型移动端市场时,我们选择剑走偏锋,决定研发‘中大尺寸高性能电容触控屏’。”周小红说,随着数字经济时代来临,他们敏锐地察觉到智慧大屏将成为多领域数字化应用场景的新端口,从而提前布局开始进行颠覆性技术的突破。

  “通过将纳米制造技术与柔性电子需求相结合,我们首创了‘柔性电子微纳增材制造模式’,实现气体液体零排放、无污染的柔性电子绿色制造技术,这是对传统‘曝光+蚀刻’的电路板工艺的颠覆。”周小红表示,企业做出这样的决定十分艰辛。在研发之初,不仅相关领域的国内市场一片空白,一些国际企业也处于刚刚起步阶段,可以说是在没有任何前期借鉴的基础上进行独立的研究与开发。

  图:柔性电子微纳增材制造

  说起“人体器官芯片”的研发过程,该团队陈早早副教授直言“每一步攻坚都有困难,还要跨越国际已有专利保护的‘地雷阵’。”以生物力学检测为例,团队突破国外专利壁垒,从检测原理进行创新,发现了可以利用光子晶体力学进行力学成像的新原理,实现了独特高效的生物力检测方法,构建了相关技术体系,且申请了系列国际专利。在芯片的生物材料构建上,团队也没有使用国外现成的生物材料,而是创新配方,独辟蹊径开发出多种不同的光刻胶材料,保护、促进体外人体组织实现更好的功能。

  未来新技术面临“市场”大考

  集成电路、人工智能、未来网络与通信、生物技术、新材料、绿色技术、高端装备制造……此次大赛重点聚焦的都是可能产生重大颠覆性突破的技术领域,也是面向未来的新技术,其目的带动我国原始创新能力和产业竞争力提升,为我国产业转型升级和经济高质量发展提供强大动力引擎。

  记者了解到,这些获奖项目正逐渐从研发端走向应用端的“最后一公里”。

  “器官芯片虽然小,但应用前景十分宽广,最直接的就是用于药物筛查、药物发现和药物实验。”陈早早告诉记者,以往的药物实验,哪怕是经过细胞模拟、动物实验筛选以后,能在人体使用的成功率仍不超过10%,因为细胞、动物和实际人体组织的差距还是很大的。而如果采用器官芯片技术,就可以直接模拟人体组织进行实验,不仅减少动物实验,还能提高药物实验的准确性、提升实验效率。

  目前,该团队在科技部、苏州高新区和江苏省产研院的支持下,成立了江苏艾玮得生物科技有限公司,自主建立了全套器官芯片研发制造应用体系,相关技术与产品与美国、欧洲相应团队齐头并进,部分领域已领先于国际水平。其中,心脏类器官芯片实现了在体外连续跳动150天的记录,被用于药物的心脏毒性、有效性、心衰模型研究等。皮肤芯片完成了符合欧洲OECD439等全套体系的标准化工作,完成体外皮肤安全性检测、美白抗衰老等功效性评测。目前团队已为多家国内外知名药企进行药物筛选服务。“我们团队作为国际器官芯片iMPSS组织中的唯一中国代表,也正在积极地促进国际统一标准的制定,让我们的产品成为有国际竞争力的产品,成为时代的选择。”顾宗泽说。

  记者了解到,“固态纳米孔测序仪”项目团队目前已完成原理样机研发,预计两年内推出固态纳米孔测序产品。而固态纳米孔作为优良的单分子检测材料,在病毒快速检测、癌症诊断、遗传病检测等领域也大有可为。胡岚介绍,年内将推出固态纳米孔单分子检测产品,相较目前主流的PCR、免疫等分子诊断方式,该产品具备速度快、成本低、检出下限低、小巧便携等优势,初期瞄准科研市场,后续可针对核酸、蛋白、病毒颗粒、纳米颗粒等样本实现快速精准检测。

  苏大维格另一个获评优胜项目的“全息3D显示”,则颠覆了传统柱透镜阵列和微透镜阵列方法,解决了目前裸眼3D显示技术普遍存在的眩晕感难题,目前已与行业巨头企业联合开展面向裸眼三维显示和激光3D显示的战略研究,目标直指实现产业变革、占领全球新型显示技术制高点。

  新华日报·交汇点记者 蔡姝雯 张宣实习生 张子健

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责编:刘雨菲

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