胡玮：探索生物被膜的奇妙之旅

徐艳慧

在我们的自然界中，生长着一类难以用肉眼观察到的微小生物，如病毒、细菌、真菌、部分原生动物和藻类等，这些个体被统称为微生物。在自然条件下，微生物能够附着在物体表面形成高度结构化和群落化的生物被膜（biofilms），这种生活方式与浮游生长相比有显著不同。在生物被膜形成的动态过程中，微生物细胞一旦被吸附，其生物学特性将发生明显的改变，尤其是在生理应答和发育动力学等方面，细胞可启动一套完全不同的基因，使其变成有别于单细胞状态的群落化的“高等”生物。

作为多数微生物首选的具有保护性的生存方式，生物被膜不但对于细胞在环境中的存活至关重要，还在许多感染性疾病中扮演了重要角色。已有的研究表明，大约65%的人类细菌性感染与生物被膜密切相关。此外，生物被膜还会污染与人类生活相关的设施，如空调系统、供水系统和食品加工设备等，由此造成传染病的流行。作为微生物相关领域的主要热点之一，国际微生物学界对生物被膜的相关研究一直非常重视。“探索细菌生物被膜的形成机制，开发相关防治技术，更好地服务人类社会。”这是山东大学微生物技术研究院副院长、微生物技术国家重点实验室副主任胡玮教授一直在求索的问题。

让梦想照进现实

1977年，胡玮出生在山东省济南市一个高知家庭。由于父母都是山东大学的老师，在他们的熏陶和教育下，胡玮从小就特别热爱学习，成绩一直名列前茅。高中阶段，“学霸”胡玮多次参加数学、物理、化学等多个学科的全国性竞赛，并取得好成绩。这使得他没有参加高考，直接被保送到山东大学就读。

1995年夏天的一个傍晚，胡玮在校园里边散步边想着选专业的事儿：“是计算机专业好还是国际金融专业佳呢？”就在犯难之际，一个转角间，他碰到了邻居——山东大学微生物学科创始人王祖农教授。在与王老的交流中，胡玮不仅对微生物专业有了了解，还知道了法国微生物学家、化学家巴斯德许多动人的故事。“巴斯德有一句不朽的爱国名言：‘科学虽没有国界，但科学家却有自己的祖国。’这掷地作响的话语，充分表达了一位科学家的爱国情怀，也让我对他产生了无比崇拜之情。”就此，胡玮开启了与微生物学的奇妙缘分。

目标是行动的指引。在求学路上，胡玮一直朝着心中的理想不断奋进。“成为一名高校教师是我从小到大的梦想。”他说，除了受到父母的影响外，自己也觉得老师是一个值得让人尊敬的职业。胡玮深知，要想圆梦，光凭本科阶段的学习是远远不够的。为此，他于2000年申请到山东大学微生物学专业的博士，进行进一步的深造。

毕业不久，胡玮便迎来了他人生中的第一次教学，不过不是在山东大学，而是在新疆喀什师范大学。由于山东大学对口支援喀什师范大学，在学校急缺生命环境科学系老师的情况下，身为一名共产党员的胡玮被委以重任。他坦言，虽然只有短短3个月的时间，但这段经历对他来说，意义非凡。“到了新疆，我深刻地感受到祖国的地域如此辽阔，风景如此美丽。新疆的人民热情好客，各民族之间和睦相处，亲如一家人。”胡玮说，“在喀什，我与很多少数民族的老师和学生成了朋友，还被邀请到他们家中做客。尽管这么多年过去了，但我们依然保持着联系，关系还是那么親密。”离开新疆时，胡玮还将在喀什师范大学的所有讲课费用捐出，加上一些个人积蓄，资助了一名贫困大学生的4年学业。如今，这名学生也成了一名光荣的人民教师。

2008年，胡玮以访问学者的身份，远赴美国加州大学洛杉矶分校牙医学院口腔生物学系进行博士后研究，在细菌生物被膜领域接受了系统的科研训练，极大地提升了个人的科研水平。2011年研究工作期满后，他回到山东大学继续任教。经过多年的历练，现如今，胡玮已由生命科学学院的一名讲师成长为教授。2017年开始，他还担任了山东大学微生物技术研究院副院长、微生物技术国家重点实验室副主任。众多的头衔下，胡玮坦言，自己最喜欢的仍然是“老师”这个称谓。他特别推崇一句话——“有教无类，因材施教”。“要根据学生的不同情况，采取不同的教学方案。”胡玮说，他的课程面向全校学生开放。有的学生是学文或者艺术类的，这时他就需要做一名科学的传播者，尽量将内容讲得有趣些，让学生们更了解这个专业。针对本科生，他主要侧重于基础知识的掌握。而针对硕士、博士生，他就会融入更多的前沿知识。“我认为，老师就像是麦田里的守望者——成长需要等待，教育需要守望。守望，不是放任自流，也不是揠苗助长。守望，是一种严格的看护，一种执着的坚守，一种智慧的等待。好老师，就应该是这样的守望者。”胡玮说。

“知之愈明，则行之愈笃”

从博士开始，胡玮先后师从我国著名的黏细菌研究专家、山东大学的李越中教授和国际知名的生物被膜权威、加州大学洛杉矶分校的施文元教授（现为哈佛大学Forsyth研究院院长），一直致力于细菌生物被膜形成分子机制的研究。在这一领域，胡玮先后获得了多个国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划专项课题、科技部原“863”课题、山东省科技重大专项和重点研发项目的支持。

随着“健康中国”上升为国家战略，胡玮响应国家“科学研究既要追求知识和真理，也要服务于经济社会发展和广大人民群众”的号召，与国内多家科研与临床单位和知名上市企业合作，致力于细菌生物被膜防治技术及药物的应用开发，努力将科技创新成果转化为现实生产力。

21世纪以来，在临床需要和科技进步的推动下，生物医药材料取得了巨大成功，挽救了数以千万计危重病人的生命。但是，生物医用材料植入人体后，蛋白和细胞等生物组织在其表面吸附，轻则影响其功能，重则造成凝血和血栓，引发免疫反应、癌变甚至死亡。与此同时，材料的生物污染，尤其是微生物被膜的定殖，造成器械相关感染，产生严重后果。美国疾控中心的数据显示，50%的院内感染与植入性器械有关，相关的医疗费用高达100亿美金/年以上。解决这一问题的根本出路在于使用具有抗污活性涂层化合物对材料进行表面改性。

“保守估计，北美市场在抗污改性的相关花费年均超过50亿美金，我国该类市场的预测年复合增长率则高达11%～15%。但是，目前应用最广泛的一类抗污染改性剂存在易氧化、稳定性和抗感染能力不足等严重问题。”胡玮介绍道，“兼性离子聚合物被认为是更具应用前景的新一代抗污染材料。目前，该类聚合物在国内主要被用于洗涤纺织、分离膜处理、石油开采和船体涂层等领域，对于性能要求较高的生物医用材料行业的针对性产品凤毛麟角。与此同时，对于国际上相关产品的分析表明，兼顾降低蛋白与细胞吸附和阻止生物被膜形成的多功能型聚合物将是该领域未来发展的重要方向。”

由此，胡玮带领团队和山东奥博生物科技有限公司合作开展了山东省泰山产业领军人才战略新兴创新专项“复合型甜菜碱类兼性离子高聚物的制备及其在生物医用材料中的应用”的研究。针对不同使用目的，胡玮基于企业现有产品的合成与纯化工艺，制备多个兼性离子单体和聚合物，通过医药级产品的规模化生产成功实现企业的转型升级;通过在聚合物分子中插入有效抑制病原微生物被膜形成的活性单体，从根本上解决相关产品抗感染能力不足等问题;基于产品类别、应用领域和活性要求，研发针对性的表面涂层与改性工艺;利用多种技术手段，建立评估聚合物产品的物化特性、抗污活性与生物安全性的系统分析体系……该项目的相关研究成果将进一步拓宽兼性离子高聚物在生物与医用材料领域中的应用范围，并为面向生物医用材料表面改性的高端复合型聚合物类产品的研发与升级提供指引。

“我很喜欢乔布斯的座右铭：stay hungry， stay foolish。翻译成中文即是，求知若饥，虚心若愚。科学研究的本质就是解决问题。这个过程是我不断汲取能量、获得进步的过程。这也是我一直乐在其中的原因吧！”胡玮说。