华师金奖！技术领跑全球！

近日

第一届粤港澳大湾区

博士博士后创新创业大赛

华师生物光子学研究院陈同生教授团队

荣获创新组金奖

陈同生团队的获奖项目FRET（荧光共振能量转移）技术（下称FRET），是目前唯一可以在活细胞中将分子结构与功能原位实时“可视化”的成像技术，可以在纳米尺度上反映两个分子之间的距离，广泛应用于细胞信号转导分子机制研究、疾病发生发展的分子机制研究以及分子靶向药物研发等生命科学领域，成功填补了国内外生命科学研究中活细胞分子结构功能检测、分析产品的空白。

生命科学研究领域

FRET技术作为一项巨大突破

大大提高实验效率

节约了大量科研成本

  敢为人先，FRET技术领跑全球  

FRET技术可以简单解释为一个光学纳米尺，能够反映两个分子之间（距离1到10纳米）的灵敏变化。是目前唯一一种可以在活细胞、全细胞层面，实时原位解析分子相互调控关系、动态过程的一种成像技术。

陈同生团队作为国内FRET技术的先行者，在检测方法创新、仪器自动化整合基础上成功研发出智能定量FRET显微成像系统，并努力提高FRET应用的基础性、广泛性，推动FRET定量检测仪器国产化、商业化。

智能定量FRET显微成像系统能够通过“一键式”操作，快速完成自动测量、实时处理、定量分析的整个FRET实验，将过去耗时长达一两周的实验时间压缩为十几分钟到一两个小时，极大提高了实验人员的效率。目前，FRET显微镜国产化的程度达到了90%，项目组独立负责整个系统的校正、数据的采集、图像处理、分析工作。得益于自主研发，相机的成本从十多万降到三万左右，控制转盘的成本从五万多降到了五千元左右。

生命科学学院的高彩吉教授自2018年开始借助FRET显微镜进行植物细胞生物学领域的科学研究。作为FRET显微镜的早期使用者，高彩吉见证了这项技术逐渐完善并走向成熟。“现在陈教授的这款显微镜十分简单耐用”高彩吉说道，“它可以比较快地在全细胞层面分析蛋白的相互作用。”相比于蔡司与莱卡的显微镜，FRET显微镜极大地拓宽了活细胞观察区域，可同时对全细胞甚至多细胞进行大范围分析。起初从细胞样本拍摄到得出分析结果需要几分钟的时间，现在借助FRET显微镜只需要10-20秒，这大大提高了科研效率。

从零到一 填补空白

迈出关键而艰难的一步

二十几年来

陈同生一直深耕科研

  廿载光阴，潜心技术研发  

二十多年前，在陈同生攻读生物医学工程博士期间，国内几乎无人涉足FRET技术领域，国外也刚刚起步。陈同生受到其博士生导师、中国科学院院士骆清铭的影响，发现这项技术在学术上具有独特性，在工科上也有量产化的潜力，有着广阔的应用场景，下定决心踏上了FRET光学纳米显微镜的自主研发之路。

十年间，陈同生专注于这项技术，积极建立理论体系，实现了原理的突破。但要做成一台大家都能用的显微镜并不容易，测量过程的复杂性极大降低科研效率，当时FRET显微成像技术的稳定性还不够高、还不能实现定量测量。2008年，他调整学术路线，转为向宽场成像技术突破，克服了缺乏场地、科研经费和团队支持的重重困难，利用自己搭建的显微镜有力证明了做宽场FRET定量显微成像仪的可行性。

2016年，成像仪的研究才获得国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目的立项。直到2020年以前，陈同生基本还是一个人在单打独斗，慢慢摸索FRET项目的研发道路。后来他成立了自己的跨学科综合团队，才慢慢有学生参与到理论体系的完善、原理性的搭建、核心部件模组的研发、整机的工业设计、技术应用的研究（反馈、迭代）中来。陈同生带领团队在算法上取得关键技术的重大突破，系统解决了光谱串扰问题，发展了5大类定量检测分析方法，从理论上解决了无法定量检测的难题，为FRET成像分析实现智能化、自动化提供了重要的技术支撑。并于2021年获得了国家基金委重点项目的支持，2022年又获得2000万的广东省重点领域研发计划“精密仪器设备”专题项目支持。

正因为他从零开始，铆足干劲啃下一块又一块硬骨头，用七千多个日夜，才换取一个稳定、可定量的显微成像系统，为生命科学研究提供一大利器。“陈教授是一个很执着的人，这么多年来一直坚守在科研第一线。如今他的头发已经花白，但他依旧很努力，这是很值得我们学习的。”高彩吉说道。

在高彩吉看来，陈同生在生命科学的理论研究、技术应用、产业开发等领域都颇有建树。如今陈同生还投身基于显微成像技术的活细胞药物筛选系统的研发工作，将建立一套涉及到精密仪器研发、药物筛选体系库建立和药物筛选专用算法的大型工程，将毕生所学应用在国家科研第一线，让技术服务于更多生命科学研究人员。

众人拾柴火焰高

在FRET技术的研发征途中

优秀的跨专业团体

是推动技术突破的最大动力

  征途漫漫，跨专业团队促发展  

陈同生团队是一支主要由博士和博士后组成的跨学科队伍，成员来自生物学、物理学、光学工程、计算机、数学、产品设计等八个不同的学科。不同学科的学生各自带来相关的专业概念和技术，很大程度上拓宽了团队的视野以及丰富了对整个行业的了解，跨专业、多维度——成为了这支队伍的显著优势。

其实，陈同生本人本科专业是物理学，硕士期间学习信息光电子学，博士期间专攻生物学工程，也属于是高度跨界。在不同专业的过渡期间，陈同生也表示感受到了光学技术和细胞生物学的差距，需要一定的时间进行消化和融合。“做研究的过程遇到什么问题，就努力解决什么问题。经过在不同的学科进行训练，会对正在研究的问题有更加深入的了解。”

“一个产品背后其实是一个生态，要把整个生态做好，产品才有生命力。”陈同生表示，要做好智能定量FRET显微成像系统这个复合性的产品，需要对技术原理、仪器设计、操作控制、图像呈现、用户体验等多方面有着清晰的把握。FRET项目的发展要求学科高度融合，不仅涉及到基本的光学成像原理、硬件的研发控制，还涉及到图像的处理等关键问题，团队成员的学科交叉可以为技术的提高提出不同的建议。

陈同生坚持“做有组织的科研”，亲身负责理论体系的建构，统筹团队内部分工，由各领域博士、博士后分别带领硬件、控制、算法、生物、耗材五个小组，开展专项原创性研究。目标用三年的时间，争取把目前最新的FRET项目做到五千万到一亿的级别。可以说，得益于跨专业的优势，FRET项目才能够从光学纳米成像原理、显微镜底层技术的研究，逐渐顺利落地，走向高端智能定量显微镜研发与研制，实现研究成果转化为有生命力的产品，真正服务社会。

众人共赴漫漫征途

终究不负众望

出色的科技成果在领奖台

大放光彩

  屡创佳绩，推动成果转化  

无论是科研还是竞赛路上，陈同生团队一直硕果累累，在各项省国级大赛中表现优异。除了今年在第一届粤港澳大湾区博士博士后创新创业大赛中斩获金奖，他们还曾在2020年获得第六届中国国家“互联网+”大学生创新创业竞赛省金奖，2021年第一届全国博士后创新创业大赛金奖、获得广东省第四届博士博士后创新创业大赛金奖、广东“众创杯”创业创新大赛博士博士后创新赛团队组金奖。

陈同生一直鼓励和肯定学生参加各类比赛，希望团队的成员在此过程中丰富经验，能够在比赛当中看到和其他队伍之间的技术差距。团队的研究成果在不同的比赛中都会和不少高规格、高水平项目进行角逐，其他团队或者企业的项目能够为往往也能为FRET项目的研究提供相关灵感——如在2021年的全国博士博士后创新创业大赛中，对标北京大学、武汉大学等院校或者华为、比亚迪等企业，陈同生团队发现虽然FRET显微成像系统理论具有创新性，但工业设计和用户体验方面还有待完善。而在今年粤港澳大湾区博士后创新创业大赛中，来自各三甲医院的比赛团队所提到的有关药物应用、药物研发、基础生命科学的研究，也为FRET技术下一步药物筛选项目的发展明确了方向。

现在国家正需要在核心技术方面有所突破，国家和地方都高度重视和支持高质量制造业，这鼓励了像陈同生一样的科技工作者加快创新创业的步伐，让中国能够拥有定量FRET技术分析的国产利器。这次粤港澳大湾区博士博士后创新创业大赛的经历加快了FRET项目成果的落地转化，明确了做技术研究要将技术变成商业仪器、变成生产力的目标，坚定了执行“将论文写在祖国大地上”的培养原则。

创新性是创新创业大赛的核心，生物光子学研究院FRETscopy实验室罗泽伟和陈挚团队能获得此次大赛的创新组金奖，最大的亮点在于技术的突破，即将超分辨显微镜与FRET进行有机结合。该团队负责人之一、生物光子学研究院电子信息专业2021级硕士研究生陈挚谈道：“其实国际上有很多人尝试了把超分辨的显微镜和FRET做结合，但是都失败了。目前可以说只有我们是有所进展且证明这个是可行的。”

FRET技术的进步源于陈同生团队中各成员一步一个脚印的踏实积累：早期王正印团队做的是第一代宽场FRET定量显微成像仪，能够实现200到300纳米精度的显微观测；目前罗泽伟和陈挚团队负责的是超分辨活细胞定量FRET成像分析仪的项目，将成像精度提高到100纳米；接下来将继续迭代升级，建立药物筛选专用算法的大型工程，满足高通量、高内涵的药物筛选需求。

推进技术成果转化为高端精密仪器的过程看似短暂，但也经历了不少的困难。各种复杂因素都让国产化高端精密仪器的研制团队承受巨大的压力：第一是资金缺乏，起步的时候由于缺少经费投入，陈同生只能投入自己的工资、通过朋友的资助生产出第一台宽场FRET定量显微成像仪样机，再慢慢一步一步摸索，直到获得国家基金委重大科研仪器项目的支持。第二是国内上下游产业链不健全，缺乏能够提供高端适配零件的厂商，进口仪器占据市场主导，但又不能过度依赖进口零件，谨防技术要件被“卡脖子”。陈同生团队只好先搭建好FRET项目显微成像的原理，再反过来投资和融入制造业的零配件研发，实现良性循环，实现产品整体达到90%国产化。第三也是最重要的一点即人员不足，目前能够耐得住性子、排除万难全身心投入做研究的人很少。虽然生物光子学研究院正逐年扩招专业硕士研究生，为技术前期探索提供了支持，但仍需要与能够实现元器件协同生产的高素质队伍合作，大力推进项目产业化。陈同生的目标并不止于做好FRET这一个项目，而是希望通过发展FRET技术把国内显微镜行业做强。

“一开始做超分辨活细胞定量FRET成像这个方向是很难的，因为我们没有任何成功经验的参考。”陈挚感慨道。在验证超分辨的结果时，硬件的不适配与软件的突破成为了FRET技术研发的“拦路虎”。为此团队广纳贤才，招收来自各专业的优秀学生，如数学专业学生帮助突破算法难关。面对各个环节上的难题，多学科的人才成为了攻坚克难的一大利器。

从前端科研到产品落地，及时与市场对接也是一个重要部分。这个过程中，团队成员不仅需要专注于技术研发，还需要投入足够的人力及时接受使用者的反馈。“这个过程其实是很复杂且环环相扣的，可能每一个步骤都会出现很多问题，但是我相信我们的团队都能解决好。”陈挚说道。

FRET技术成就

离不开其背后强大的团队

而这支团队的壮大

更离不开陈同生的悉心培育

  初心不改，勤耕不辍育英才  

陈同生以对学生严要求而著称，他也坚持在团队中以身作则。二十多年来，他平均每天七点就第一个到达办公室，节假日也多留在办公室或者实验室，每周都要求所有学生进行汇报交流。学生们看到比自己年长三十多岁的导师都如此投入，也纷纷不遗余力参与到科研当中。对此陈同生也很感谢一届届学生的努力将研发想法落到现实：“课题任务重，我们不得不集中精力解决问题，努力为国家做一点拿得出手的工作。” 

在高彩吉攻读硕士研究生时，陈同生是他的老师之一。“他对学生要求高，但他对自己要求更高。”高彩吉说道。如今20年过去了，他们由师生变为同事，在高彩吉看来，陈同生依旧严于律己，为学生树立科研模范、在团队营造融洽的科研氛围。

在团队的学生看来，陈同生是一位严谨、有耐心又温暖的导师。对待学术问题时，他会细究每一个专业用语，不断阅读前沿文章、学习最新的知识，体现出深耕学术科研的严谨与热情。数十载为人师表，他重视每一位学生的发展，在组会中给予每个人悉心指导，在工作之外，他也会关心学生的身体健康与日常生活，让团队成员充分感受到爱与温暖。

陈同生对待科研的热情令陈挚深受触动。在2021年参加“互联网＋”大学生创新创业大赛时，陈同生认为陈挚的讲述“不够动人”。起初陈挚并不理解导师的评价，直到有一天，她听了陈同生的讲座。沉浸在2个小时的演讲中，她更深入地了解了陈同生几十载深耕于科研的历程——在功成名就的时候，他选择再次投入科研，在FRET这项技术上，一做就是二三十年。“在那个过程中我才觉得他当时说得对，我真的理解得不够深入，讲得不够动人，还有很多需要向他学习的地方。”

做研究比读书难，做产业化比做研究更难，国家正高度重视高质量制造业、长期支持成果转化落地，广大博士和博士后也当坚定信念、踔厉前行。陈同生希望传递这样的理念：“身处师范院校，但我们的团队也要有胆量走出去，为中国高质量发展作出贡献。”他也鼓励课题组成员选择发展道路时从大局出发，不要将目光局限于当下的热门领域，以社会需要为导向、真正为国家做实事。

陈同生希望更多的同学能到研究院来，找到自己的科研学术方向。“不要站这山看那山高”，要有所好，更要排除万难坚持所好，选择了就不要后悔，努力了会发现所作的每个选择都能有所收获。

做一个选择

投一生热血

陈同生团队在征途上愈攀愈高

希望未来有更多贤才

采写丨李力 张佳吟