转载 | 对话期刊新任副主编陈俊教授 | Soft Science人物专访
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发布时间：2024-06-22
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文章标题：转载 | 对话期刊新任副主编陈俊教授 | Soft Science人物专访
内容：
2024年6月13日，Soft Science编辑部有幸采访到期刊新任副主编-加州大学洛杉矶分校的陈俊教授，探讨了陈教授的研究生涯、学术见解以及对Soft Science期刊未来发展的展望。在这次难得的访谈中，我们不仅得以一窥陈教授课题组的研究方向和重点项目，还深入了解了他对学术出版的独到见解和对新兴科技趋势的深刻洞察。
陈俊 Soft Science副主编
陈俊博士现任加州大学洛杉矶分校生物工程系终身教授。他的研究重点是软材料和柔性生物电子。他出版了两本书和 320 篇期刊文章，其中 220 篇是以通信作者发表在Chemical Reviews (2), Chemical Society Reviews (2), Nature Reviews Bioengineering (1), Nature Materials (2), Nature Biomedical Engineering (1), Nature Electronics (8), Nature Communications (8), Science Advances (3), Joule (3), Matter (16), Advanced Materials (15)等。他还申请了 14 项美国专利，其中一项已获得许可。陈博士目前的 h 指数为 112，被 Web of Science 认定为全球材料科学领域最具影响力的研究人员之一。除了研究之外，他还是Biosensors & Bioelectronics, FlexMat, Med-X, Soft Science, Textiles 和 VIEW Medicine 等杂志的副主编。同时担任Matter, Materials Today, Materials Today Energy, Cell Reports Physical Science, Nano-Micro Letters, Nano Trends, The Innovation 等等10余杂志的顾问/编委会成员。
访谈问题
Q1 能否简单介绍一下您的课题组目前的研究方向和重点项目？
A: 我目前是加州大学洛杉矶分校柔性生物电子研究小组的负责人。我们的研究主要集中在软物质创新及其在健康和能源方面的应用。最近，我们的团队在聚合物系统中发现了磁弹性效应，并利用这种平台技术构建一种新型的柔性电子器件，能够帮助疾病诊断以及人体能量采集等。目前，我们课题小组正在引领这个研究领域以构建不同类型的柔性磁弹性电子器件和系统。
Q2 作为新任Soft Science副主编，您对期刊未来的发展有何期望？在选择稿件时，您会着重考虑哪些标准？
A: 从期刊标题Soft Science可以看出我们有两个部分。一个是Soft。这意味着我们专注于软物质、软生物电子；以及另一个是Science。这意味着我们可能更专注于基础科学，包括材料科学、物理科学、化学科学、生物科学等等的研究。我们会优先发表那些利用基础科学创新来助力的，具有革新新性的和开创性的软物质和新型器件的研究。能够与那些柔性电子领域内一流的科学家一起工作，一起来推动这个杂志和这个领域的发展，我感到非常的高兴。
Q3 您课题组最近开发了一种基于软磁弹性的自供电可穿戴传感驱动系统。您能详细讲解一下该系统的设计理念和潜在应用领域吗？
A: 基于磁弹性的柔性生物电子是我们小组目前的主要研究方向之一。在物理科学界，磁弹性是由意大利科学家Villari在1865年发现的，所以它也被称为Villari效应。当我们对一些硬质金属或者合金施加一定机械压力，你会看到材料磁通密度随之而变化。在过去150年，这种效应只能在硬质金属或者合金中观察到。因为它需要高达100兆帕的外部机械压力，所以它基本上只能有十分有限的应用场景，比如说建筑物震动的控制。
对于柔性电子，无论是贴肤的可穿戴电子，或者是贴器官的可移植的生物电子，他们的工作环境都有很高的湿度，因为我们人体都有大量的汗液和内部体液。当前大多数的生物电子设备并非防水，如果要增加他们的防水能力，我们通常需要添加额外的封装层。但是通常这些封装层，一方面会使器件变得厚重，另一方面会使得器件的功能减弱，比如灵敏度的降低。当我加入UCLA开展独立的研究工作后，我一直在思考：我可以开发一种本征防水的生物电子器件么？
为了回答这个问题，我思考了自然界基本的能量存在形式，比如电、磁、热、光等。这其中，磁场是可以穿透水，而不受到湿度的影响。因此，我想到了磁弹性效应。由于这些效应目前只能观察到在很硬的金属和合金之中，需要高达100兆帕的压力。这显然不适用于人体的生物力学运动。因此，我希望能够将这种磁弹性效应扩展到软聚合物系统中，因为聚合物的杨氏模量较低，造成形变所需要的压力较小。在2021年，我们在UCLA的课题小组，在复合聚合物系统中发现了这种磁弹性效应。我们发现，只需在高分子里面添加磁性纳米颗粒，当外界施加机械压力到这些磁性复合材料时，我们就可以观察到材料磁通密度的变化。这个研究把磁弹性从刚性金属或合金延伸到了软的聚合物系统中。引起磁通密度的变化所需要的压力仅约100千帕，这个压力值完全可以由人体指压、心跳或呼吸等生命活动提供。这个工作当时发表在Nature Materials 上面，被选择为当期的封面文章，且被Nature 高亮。之后，我们在这些磁弹性复合材料上又加上了另一个柔性线圈，从而构建了一种全新的磁弹性发电机。这种磁弹性发电机是纯防水和生物相容的，而且能够灵敏的将脉搏、呼吸、眼球运动等各种生命活动转化为高保真的电学信号。通过分析这些采集到的电学信号的频率和幅值信息，我们能够持续地获取呼吸率、脉搏速度、血压，呼吸频率等多种生理参数。目前，我们的小组目前正致力于将磁弹性效应引入尽可能广泛的应用领域中去。
Q4 在您看来，生物电子领域未来的发展趋势是什么？您是否有特定的重点研究方向或关注的热点问题？
A:随着物联网的快速发展以及5G/6G无线网络的迅猛发展，人们的健康管理，也从基于疾病治疗的模式，转换到基于疾病预防的个性化医疗模式。柔性电子在这里起到了十分关键的作用。它们能够持续提供健康监测信息，并建立个性化的健康数据库。通过这些柔性电子，我们可以持续监测心率，体温，血糖浓度等健康指标，并将这些数据建立在云端的个性化数据库中，我们可以通过微信、短信或电子邮件等方式分享这些数据给医务人员，从而显著提高了诊断效率。
除了防水，生物相容之外，目前生物电子这一领域面临的一个很大的挑战是如何将测得的生理的信号转化为临床级的健康数据。例如，对于可穿戴生物电子，它们的测量结果的准确度和可靠性，会受到运动伪影的影响。如何有效地处理运动伪影，对电子设备的实际应用至关重要。比如，如何使生物电子在有身体运动的情况下功能依然提供临床级的健康数据。运动伪影的管理目前也是对于柔性电子领域内的一个新兴的研究热点。2024年4月，我应Nature Reviews Bioengineering主编的邀请，写了一篇关于柔性生物电子领域中运动伪影管理的综述论文。这篇文章被选择成为7月的封面文章。如果大家对这个研究方向感兴趣，可以花点时间来阅读这篇综述论文，我们对这个话题进行了非常详细和全面的探讨。
Q5 对于刚进入柔性科学领域的青年学者，您有哪些具体的建议或经验可以分享给他们？
A:柔性材料科学和柔性电子器件正在变成一个非常热门的研究领域。对于想要进入这个领域的学生，我的建议是保持创造力，跳出思维定势。这不仅适用于柔性科学的研究，也适用于一般性的科学问题的探讨。这就是我个人的一点拙见。非常感谢大家的时间。
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