2024年12月，張興棟在四川大學(xué)接受《環(huán)球人物》記者采訪。（王博碩/攝）

張興棟

中國(guó)工程院院士、材料科學(xué)與工程學(xué)家，1938年出生于四川南充，開辟了骨誘導(dǎo)生物材料的研究領(lǐng)域，對(duì)促進(jìn)中國(guó)生物活性人工骨和植入體跨入國(guó)際先進(jìn)水平作出了重要貢獻(xiàn)。他提出的“組織誘導(dǎo)性生物材料”被列入“21世紀(jì)生物材料定義”，是該領(lǐng)域首次擁有“中國(guó)定義”。

“張教授，我的博士生告訴我，他們提出了4個(gè)課題方向供你研修，全都被你否定了，你想做什么研究？”滿臉嚴(yán)肅的英國(guó)材料界權(quán)威教授問(wèn)張興棟。

作為訪問(wèn)學(xué)者的張興棟不卑不亢地逐一解釋了“不做”的緣由，并提出想做“復(fù)合人工骨研究”，這是權(quán)威教授最核心的研究方向?！翱峙虏恍?。你要知道……”聽到一長(zhǎng)串的理由，張興棟明白，對(duì)方不會(huì)松口了?！皻w根結(jié)底，還是覺得中國(guó)學(xué)者水平不行。”他心里暗道。

“這個(gè)研究中有一個(gè)重要的試驗(yàn)，你們做了嗎？”張興棟問(wèn)。

“沒有做，因?yàn)槿狈υO(shè)備?！?/p>

“我可以試試。”

“你怎么做？”對(duì)方好奇地問(wèn)。

“后面你會(huì)知道的，可否把實(shí)驗(yàn)室?guī)旆看蜷_給我看看？”聽說(shuō)“可以”，張興棟隨即走出了辦公室。

…………

“那是1987年的事了。我用淘汰下來(lái)的設(shè)備東拼西湊，兩個(gè)禮拜就做了一個(gè)很漂亮的實(shí)驗(yàn)曲線，他瞪著眼睛問(wèn)我怎么做的?！闭f(shuō)到這里，86歲的中國(guó)工程院院士、材料科學(xué)與工程學(xué)家張興棟笑瞇瞇地喝了一口濃茶，將思緒從遙遠(yuǎn)的倫敦拉回到我們所在的成都。

他身后的書柜里，放著第十二次世界生物材料大會(huì)頒發(fā)的榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)隆４髸?huì)特設(shè)了“致敬張興棟院士：生物材料科學(xué)與工程前沿學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)”，旨在表彰張興棟對(duì)生物材料研究和促進(jìn)世界生物材料發(fā)展作出的卓越貢獻(xiàn)。專題會(huì)主席在致辭中說(shuō)：“張興棟教授是一位偉大的研究者。他的偉大不僅在于卓越的學(xué)術(shù)研究，更在于他始終心系中國(guó)乃至全球患者的健康、幸福?！?/p>

張興棟（右）在第十二次世界生物材料大會(huì)獲頒榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)隆?/span>

一次轉(zhuǎn)向

在張興棟看來(lái)，“發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”，就是在科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合中發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)。“新質(zhì)生產(chǎn)力不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)力，涉及領(lǐng)域新、技術(shù)含量高，核心技術(shù)攻關(guān)是其中關(guān)鍵?！?/p>

回顧張興棟的科研生涯，他幾乎總是站在核心技術(shù)的攻關(guān)前沿。高考時(shí)，他本想填報(bào)哲學(xué)專業(yè)，聽說(shuō)國(guó)家需要科技人才，他就選了物理。1969年，已留校任教的他牽頭組建四川大學(xué)激光研究組，從事激光晶體研究。20世紀(jì)70年代，在石油開發(fā)的熱潮中，他開展了高壓物理與超硬材料攻關(guān)。團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的等離子噴涂硬地層人造聚晶金剛石鉆頭，對(duì)中國(guó)第一口超深井——6011米的龍女7002井的成功鉆探作出重要貢獻(xiàn)。7002井首次在川中地區(qū)打穿全部沉積巖地層，為四川地區(qū)的油氣資源勘探和開發(fā)提供了地質(zhì)依據(jù)。

1983年，張興棟決定投身生物材料研究。彼時(shí)，他幾乎沒有生物學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)，又到了45歲這樣一個(gè)不算年輕的年紀(jì)。何必自討苦吃，轉(zhuǎn)入挑戰(zhàn)重重的新領(lǐng)域？

最初的作用力來(lái)自牙科材料。20世紀(jì)80年代初，口腔種植學(xué)興起，臨床應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。為解決材料問(wèn)題，華西醫(yī)科大學(xué)口腔系（現(xiàn)為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院）的一位著名教授找到張興棟尋求合作。

所謂生物材料，被張興棟形象概括為“修人”的材料。它可以是天然的、人造的或二者的結(jié)合體，一般被用于治療、修復(fù)、替換或增強(qiáng)人體組織或器官。

當(dāng)時(shí)，中國(guó)的生物材料研究處在起步階段，是材料學(xué)與醫(yī)學(xué)“夾縫”中的新興交叉學(xué)科。很多生物材料依賴進(jìn)口，價(jià)格高昂不說(shuō)，即便能買回來(lái)，也未必符合臨床應(yīng)用的要求。

“夾縫”里藏著“彎道超車”機(jī)遇，但也存在“顆粒無(wú)收”風(fēng)險(xiǎn)。思量后，張興棟決定先“試水”。他自籌5000元資金，組織3名科研人員，花大半年摸索出高純度羥基磷灰石粉體的制備工藝——羥基磷灰石是人骨和牙中的主要無(wú)機(jī)成分，將高純度羥基磷灰石用于牙和骨缺損的填充與種植，可以很好解決材料與骨、牙難以結(jié)合及排異的問(wèn)題。

有了成果驗(yàn)證，張興棟沒再猶豫：“下水！”由口腔材料起步，他的研究逐漸擴(kuò)展到磷酸鈣陶瓷人工骨領(lǐng)域，并獲得國(guó)家自然科學(xué)基金等支持。

圖為生物陶瓷人工骨。

與自然骨類似，磷酸鈣陶瓷擁有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙的大小、密度不同，其強(qiáng)度也不同。1990年，在研究頜面骨缺損修復(fù)時(shí)，張興棟希望弄清材料的強(qiáng)度差異及植入效果，就安排團(tuán)隊(duì)成員將一塊多孔磷酸鈣陶瓷埋進(jìn)動(dòng)物的背部肌肉。按照經(jīng)驗(yàn)判斷，纖維組織會(huì)在孔隙內(nèi)聚集，使材料強(qiáng)度發(fā)生變化。

一段時(shí)間后，令人意外的現(xiàn)象出現(xiàn)了：這塊身處肌肉中的材料居然長(zhǎng)出了骨組織，從無(wú)生命的陶瓷變成了真正的骨！這顛覆了當(dāng)時(shí)的主流認(rèn)知，即無(wú)生命的生物材料無(wú)法誘導(dǎo)有生命的組織再生，只有活性生物物質(zhì)才能。

如果骨誘導(dǎo)的相關(guān)機(jī)理能被證實(shí)，將有力推動(dòng)骨骼修復(fù)的臨床應(yīng)用。張興棟覺得，“這是很大的事情，但首先要做到復(fù)現(xiàn)”。一個(gè)星期、兩個(gè)星期、三個(gè)星期……當(dāng)大家都開始覺得那次成骨只是一次偶然時(shí)，張興棟成功復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

“作為一名科研工作者，我最大的優(yōu)點(diǎn)可能是抓得住‘偶然’。偶然中潛藏著關(guān)鍵的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，你抓不住，它會(huì)一閃而過(guò)；抓得住，就能延伸出一個(gè)重要的研究方向?！被貞浧疬@段往事，張興棟對(duì)記者說(shuō)。

2007年，張興棟憑借生物材料的骨誘導(dǎo)性及其機(jī)理研究項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)。

“夾縫”之間

1991年4月，歐洲生物材料大會(huì)在意大利召開，張興棟在會(huì)上介紹了骨誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)情況，引發(fā)學(xué)界震動(dòng)。面對(duì)前沿發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)理論的激烈碰撞，他再次掉入“夾縫”之間。長(zhǎng)達(dá)近20年的時(shí)間里，他的身邊充斥著各種各樣的質(zhì)疑聲——

“一個(gè)搞物理的人，不懂細(xì)胞生物學(xué)，也不懂分子生物學(xué)，全是怪異的想法?！?/p>

“這樣的研究被列入國(guó)家自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目，降低了國(guó)家自然科學(xué)基金的水平，應(yīng)該取消他的資格?！?/p>

…………

面對(duì)巨大的外界壓力，張興棟像他過(guò)去研制的超硬材料一般，不動(dòng)聲色地扛住高溫和沖擊，只管沿著“夾縫”繼續(xù)下探。

整個(gè)20世紀(jì)90年代，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在老鼠、猴子、狗、豬等動(dòng)物身上展開研究，僅組織切片就積累了1萬(wàn)多張。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明骨誘導(dǎo)確實(shí)存在，團(tuán)隊(duì)又在此基礎(chǔ)上探究其科學(xué)機(jī)理，提出了理論雛形。“你說(shuō)我不懂生物學(xué)，我確實(shí)不懂，因?yàn)槲沂菍W(xué)物理的，但我一點(diǎn)不丑（丟人）?？茖W(xué)的根據(jù)是實(shí)驗(yàn)，我有扎實(shí)的結(jié)果，任何人都無(wú)法否定?！?/p>

征途漫漫，靠的是張興棟常念叨的“三大美德”：“吃德、睡德、累德?！蹦贻p時(shí)他也趕新潮，出國(guó)見了蛋糕粉，會(huì)買回來(lái)烤蛋糕招待大家。后來(lái)，這些瑣碎的愛好都放棄了。最忙時(shí)，他平均每天只睡4到5個(gè)小時(shí)，借大量煙和濃茶來(lái)提神。

2000年，第六次世界生物材料大會(huì)在美國(guó)夏威夷舉行。按照組委會(huì)的安排，張興棟主持第一個(gè)研討會(huì)并作主題報(bào)告。

世界生物材料大會(huì)于1980年創(chuàng)辦，每4年舉辦一次，被稱為“生物材料領(lǐng)域的奧運(yùn)會(huì)”。這次研討會(huì)是中國(guó)在大會(huì)歷史上第一次主持的研討會(huì)，張興棟特意叮囑中國(guó)代表團(tuán)的幾十位同仁準(zhǔn)時(shí)參會(huì)。

“大會(huì)后天才開幕，許多參會(huì)者都還沒到呢，萬(wàn)一研討會(huì)和我發(fā)言時(shí)底下沒人，那太丑了?！弊審埮d棟意外的是，來(lái)自全球各地的科研工作者把會(huì)場(chǎng)擠得爆滿，連過(guò)道和墻邊都站滿了人。大家在交流環(huán)節(jié)討論得非常熱烈，甚至搶起了話筒。

“因?yàn)橹С治?，?guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)也承受了一定壓力。會(huì)后，基金委的一位專家對(duì)我說(shuō)：‘張興棟，看來(lái)一個(gè)新的思想，不能輕易地否定?！睆埮d棟感慨道，“一個(gè)有生命力的科學(xué)工作者，一定是經(jīng)歷了摸爬滾打出來(lái)的?！?/p>

“夾縫”終于被一點(diǎn)點(diǎn)地?fù)伍_。2008年，張興棟在第八次世界生物材料大會(huì)上作首個(gè)大會(huì)報(bào)告。以此為標(biāo)志，他的理論逐漸得到國(guó)際學(xué)界認(rèn)同，并走向廣泛應(yīng)用。

“頂天立地”

早年間，張興棟研究鉆頭工藝時(shí)，有人指責(zé)他“不務(wù)正業(yè)”：“你是研究固體物理的，現(xiàn)在搞鉆頭，引偏了大家的方向！”

張興棟不認(rèn)同，跟反對(duì)者激烈爭(zhēng)論：“現(xiàn)在中國(guó)迫切需要石油資源，我研究鉆頭，既能滿足國(guó)家的需求，又能驗(yàn)證材料好不好，怎么不能搞？”

“做研究要頂天立地”，這是他一貫的堅(jiān)持。頂天，就是要推進(jìn)基礎(chǔ)研究，“突破一些自然規(guī)律”；立地，則是要面向?qū)嶋H需求，結(jié)合生產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)品。“在產(chǎn)品研發(fā)中發(fā)現(xiàn)理論的問(wèn)題，然后再反哺理論研究，形成良性循環(huán)，這是科研成功的關(guān)鍵?！?/p>

到了與臨床醫(yī)學(xué)聯(lián)系密切的生物材料學(xué)領(lǐng)域，“頂天立地”的重要性更為凸顯。為了解決產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)的銜接難題，張興棟1993年便推動(dòng)四川大學(xué)成立生物材料工程研究中心（以下簡(jiǎn)稱中心）并進(jìn)行工商注冊(cè)登記。中心由此成為法人實(shí)體，具備了注冊(cè)醫(yī)療器械的資格，可以更好地進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，與醫(yī)院、企業(yè)展開合作。

2007年，張興棟參加中國(guó)工程院院士評(píng)選。材料審核人員專程來(lái)到成都，結(jié)合銷售記錄等資料逐一核對(duì)，證實(shí)中心研發(fā)的骨誘導(dǎo)材料產(chǎn)品已有30多萬(wàn)例臨床應(yīng)用。張興棟說(shuō)，現(xiàn)在這個(gè)數(shù)字已增加到100多萬(wàn)例。數(shù)據(jù)背后，是形形色色受困于骨損傷的病患：上至七八十歲的老者，下至五六歲的幼童。每年出差，張興棟有一半的時(shí)間是在全國(guó)各地的醫(yī)院奔波，患者康復(fù)的好消息總能讓他高興許久。前些年，一個(gè)浙江小伙子因?yàn)橄掳秃芏潭员?，找到整形醫(yī)生尋求改善，先試了硅膠材料，效果不太理想。接受人工骨植入手術(shù)后，小伙子如愿“長(zhǎng)”出了新的下巴。他結(jié)婚生子后，特意寄來(lái)全家福向張興棟報(bào)喜。

骨誘導(dǎo)的“冷板凳”熱起來(lái)沒多久，張興棟又帶著團(tuán)隊(duì)向新的“不可能”發(fā)起挑戰(zhàn)。

關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)，一直是全球性難題。雖然干細(xì)胞技術(shù)、組織工程技術(shù)有了一定發(fā)展，但諸如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等透明軟骨一旦出現(xiàn)大面積缺損，經(jīng)過(guò)修復(fù)后只能生成耐磨性較差的纖維軟骨，無(wú)法承受日常生活和運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的強(qiáng)度。

基于材料骨誘導(dǎo)的理論，張興棟團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，一定結(jié)構(gòu)的Ⅰ型膠原基水凝膠能誘導(dǎo)干細(xì)胞向成軟骨細(xì)胞系分化，最終形成軟骨。

“動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成功后，我們展開了臨床試驗(yàn)。一名18歲青年關(guān)節(jié)軟骨受損，剛開始走路都一瘸一拐，做完軟骨修復(fù)手術(shù)一年后，他能打籃球了?！睆埮d棟欣慰地說(shuō)。

圖為軟骨修復(fù)水凝膠。

不斷超越

在辦公室，張興棟給《環(huán)球人物》記者展示了一張海報(bào)：一棵枝繁葉茂的大樹，張興棟在樹樁部位，樹枝上則是他的學(xué)生們——2020年，張興棟迎來(lái)從教60周年紀(jì)念，這是學(xué)生們準(zhǔn)備的禮物?！氨緛?lái)是想辦聯(lián)歡會(huì)，可張老師說(shuō)單純慶祝沒意思，應(yīng)該辦成學(xué)術(shù)活動(dòng)。在他的提議下，我們舉辦了為期2天的‘新形勢(shì)下醫(yī)療器械發(fā)展對(duì)策院士論壇暨張興棟院士從教60周年報(bào)告會(huì)’?！睆埮d棟的外事秘書趙晚露笑著說(shuō)。

近些年，越來(lái)越多的年輕人在團(tuán)隊(duì)里挑起了大梁。四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士生導(dǎo)師楊立是名“80后”，2014年加入張興棟麾下的王云兵教授課題組，主攻組織誘導(dǎo)性心血管材料及器械研究。

如果將硬骨修復(fù)比喻為青藏高原，心臟修復(fù)就是相當(dāng)于喜馬拉雅山的存在：心臟是人體最為復(fù)雜的器官之一，有著豐富的血管。自19世紀(jì)末至21世紀(jì)初的百余年間，科學(xué)家們進(jìn)行了大量研究和臨床實(shí)踐，仍舊無(wú)奈地認(rèn)為心血管和受損后難以再生。

張興棟（右二）和王云兵（左二）、楊立（左三）等科研人員在實(shí)驗(yàn)室查看心臟組織修復(fù)材料。

可降解房間隔封堵器。

與之相對(duì)的現(xiàn)實(shí)是，中國(guó)心腦血管患病人群約3.3億人，對(duì)生物材料的需求相應(yīng)增長(zhǎng)。一家國(guó)內(nèi)知名的心血管病?？漆t(yī)院就曾找到張興棟團(tuán)隊(duì)，希望圍繞可降解心臟封堵器展開合作。過(guò)去的心臟封堵器以金屬為主，長(zhǎng)時(shí)間留在患者特別是兒童患者體內(nèi)，可能引發(fā)炎癥、血栓等不良反應(yīng)。

和當(dāng)初的張興棟一樣，王云兵、楊立和同事們也走上了一條“少有人走的路”。由于課題過(guò)于前沿，團(tuán)隊(duì)沒有任何可參考的范例，做了五六年甚至10年才陸續(xù)產(chǎn)出成果。

就在今年9月，四川大學(xué)與國(guó)內(nèi)心血管醫(yī)院協(xié)作研發(fā)的、中國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可降解房間隔缺損封堵器在全球最先獲批上市，并完成首批臨床應(yīng)用。再過(guò)大約一年，促進(jìn)心臟組織再生、完成心臟缺損自體修復(fù)之后，這些封堵器就會(huì)降解成二氧化碳和水排出體外。

楊立說(shuō)，曙光未露的日子里，張興棟就是“定海神針”：“張老師一直教導(dǎo)我們，創(chuàng)新的研究必須敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)。他常說(shuō)，都堅(jiān)持幾十公里了，說(shuō)不定走通這條路就差最后一公里呢？不能放棄?！?/p>

盡管創(chuàng)新之路走得很艱辛，但包括楊立在內(nèi)，所有接受采訪的人都提到，張興棟的以身作則和無(wú)微不至總讓大家感到很溫暖：張興棟記得每個(gè)人的吃飯喜好，開會(huì)結(jié)束堅(jiān)持先送女士回酒店，幫出國(guó)讀博的學(xué)生整理行李，跨國(guó)出差時(shí)會(huì)提前準(zhǔn)備好充值的地鐵卡，等等。

今年5月，第十二次世界生物材料大會(huì)在韓國(guó)大邱舉行。為了前去參會(huì)，張興棟坐了近5個(gè)小時(shí)的飛機(jī)。

自從兩年前接連做了3次大手術(shù)——其中包括一次開顱手術(shù)，他的出差頻率就大大降低，可這一次，他覺得非去不可。特別報(bào)告會(huì)的主題是“致敬張興棟院士”，這在大會(huì)44年歷史上很是罕見。榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)略趫?bào)告會(huì)最后頒發(fā)，全場(chǎng)數(shù)百名科學(xué)家起立致敬，掌聲經(jīng)久不息。

“這不是屬于我個(gè)人的榮譽(yù)，而是意味著中國(guó)生物材料研究進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先水平。”張興棟告訴《環(huán)球人物》記者，這些年，中國(guó)出席國(guó)際會(huì)議的代表數(shù)、投遞論文數(shù)、口頭報(bào)告和邀請(qǐng)報(bào)告數(shù)都在逐年增加。以2024年大會(huì)為例，全球4000多名參會(huì)代表中，中國(guó)代表多達(dá)550余人。產(chǎn)業(yè)方面，一項(xiàng)2023年的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)醫(yī)療器械市場(chǎng)的規(guī)模達(dá)到了1.3萬(wàn)億元人民幣，占據(jù)全球市場(chǎng)份額的28.5%。

現(xiàn)在，除了走路比以前慢了些，張興棟的身上幾乎已看不出手術(shù)的痕跡。他遵從醫(yī)囑縮短了工作時(shí)間，從夜里十一二點(diǎn)回家改為盡量10點(diǎn)回家，但仍然一周工作7天，春節(jié)只休息一天?！爸袊?guó)生物材料科學(xué)、工程和產(chǎn)業(yè)已成為國(guó)際不可或缺的角色，未來(lái)有望在全球市場(chǎng)中占據(jù)更加突出的地位，助力中國(guó)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展?！笨傆懈叩哪繕?biāo)和待攻克的難題，所以，他步履不停。