2006年成立的新加坡國立研究基金會,有一個重要的使命,要把新加坡打造成本區域充滿活力的科學及科技中心,在政府大力支持和推動下,本地科研領域人才庫已初見規模,並不時有可喜成果。
《聯合早報》記者訪問四位曾經獲得該基金會傑出個人科研獎,以及起步科研獎的科研專才,了解他們的研發項目如何對社會帶來正面影響,還有在本地從事科研工作所面對的挑戰。
南洋理工大學材料科學與工程學院陳曉東教授,去年12月剛從哈莉瑪總統手中接過新加坡科研界最高榮譽的總統科學獎,這名新加坡國立研究基金會傑出個人科研獎及起步科研獎雙料得主堅信,從事研究工作,最終成果應惠及本地社區。
從檢測生命體征的智能口罩、能“嗅出”肉類新鮮程度的電子鼻子,到以交流電信號與植物“對話”的裝置,陳曉東的研究項目看起來多樣化,但核心方向是研發出可在不同情景下使用,且不阻礙人體功能的傳感器(sensor)。
這名47歲的南大教授透露,新加坡在2030年將邁入老齡社會,屆時每四人中就有一人超過65歲,柔性傳感器在預防保健方面有很大的發展潛能,例如可貼在身上、不會讓人感覺不適的傳感器,用以檢測心跳等,再通過手機應用,讓醫療人員可隨時掌握患者情況。
“我看重的是自己的研究對社會是否能帶來正面影響,例如研發成果可轉換成産品,幫助到年長者。”
從事科研工作需要時間和空間,高達80%的研究可能無法開花結果,但他告訴自己,遇到困難要不斷嘗試、不要退縮。
“失敗是生活的一部分,新加坡國立研究基金會給我很大空間和信任,讓我去探索研究方向。”
新加坡國立研究基金會自2008年起頒發起步科研獎,對象爲處于職業生涯早期的科研人員,也就是完成博士後不超過七年者。2015年起頒發的傑出個人科研獎則旨在進一步支援表現傑出、已成爲相關研究領域翹楚的資深科研人員。兩個科研獎至今分別有133名及54名得主,每人可得最高250萬元的五年研發經費。
五年前獲得青年科學家獎殊榮的李京鎂博士(40歲),2017年回來新加坡前,已在瑞典累積八年精准醫療(Precision Medicine)的研究經驗,因參與一項用科學成果來改變全民乳癌篩查計劃的研究項目,獲頒2017年起步科研獎。
“它讓我有機會把研究方法與成果帶回新加坡,基金會清楚指明了我國科學發展大方向,只有准確地把國家發展方向和人民的需求描述出來,我們作爲研究人員才可以配合,一起努力爭取改變本地醫療保健的未來。”
本地科研界求才若渴
有別于不少外籍或學成歸國的新加坡籍科研獎得主,新加坡科技研究局(A*STAR)材料研究與工程研究院院長羅賢俊教授,是標准“新加坡制造”的本地科研專才。
現年41歲的他在新加坡國立大學取得博士學位,長期致力于研究用于治療的熱凝膠(Thermogel),是相關領域的佼佼者。
“我在18歲時立志要從事研究工作,在本地大學念書讓我在職業生涯初期,就累積不少實驗室的經驗並從中掌握技巧。”
作爲2022年新晉傑出個人科研獎得主,羅賢俊認爲本地科研人員較少面對經費不足或實驗室設備老舊問題,但卻缺乏足夠的博士生或畢業後肯長期從事研究工作的博士後研究員。
“例如我研究熱凝膠已15年,這意味著已經曆了四屆的博士生(每屆一般四年畢業),我們需要一批有志長期在本地參與研發工作的專才,目前我們缺乏人才規模,除了原本念博士的人數有限外,也有人志不在此中途下車。”
加上本地科研界和美國與中國相比來得小,近幾年也出現原本要在本地從事科研工作者,轉往有更多發展機會的中國。
從美國史丹福大學取得博士學位後回流的國大工程學院材料科學與工程系及電機與電腦工程系鄭志強助理教授(40歲),也持類似看法。
他說在新加坡帶領研究團隊,除了求才若渴,也須要協調學術背景各異的博士生,而更大的難題,是很少人願意挑戰具有前瞻性或較高風險的研究項目。
“前瞻性也意味著失敗概率高,但在新加坡國立研究基金的支援下,我可以有長遠的計劃。”
鄭志強2016年獲得青年科學家獎,隔年成爲起步科研獎得主,他組建的研究團隊,有來自電子工程、材料、機械系的博士生。他也指出,除了通過研究項目培育下一代人才,領導者也有必要設下清晰目標,帶領大家一起朝向目標前進。
人造表皮助化妝品公司減少動物實驗
秉持眼見爲實的科研精神,多年來陳曉東都在努力解決材料科學瓶頸問題,希望通過生物兼容材料,研發出柔性、可拉伸、超薄的傳感器。
多年的研發如今成果豐碩,其中一個以蠶絲蛋白(silk protein)制成人造表皮的項目,已和國際化妝品公司合作,准備在未來一至兩年內,每周批量生産60平方米,供對方用在化妝品樣品測試上,以減少傳統動物實驗。
人造表皮是模擬人體皮膚成分的透明薄膜,這款由蠶絲蛋白制成的柔性電子器件可拉伸,吸收性質也和人體皮膚相似,一片薄膜的成本約10元,預計量産後可協助化妝品公司減少實驗成本。“我們一開始是可做拉伸的柔性電子器件,後來有化妝品公司的朋友前來詢問,如今已合作三年,但目前的每個月0.6平方米的産量無法滿足對方需求,未來希望擴大産量至每周60平方米,此項目已申請專利。”
李京鎂鼓勵適齡女性定期進行乳房X光檢測。(受訪者提供)
走出實驗室 喚醒公衆對乳癌醒覺
研究乳癌近15年的李京鎂,看了不計其數的乳房X光底片,試圖找出乳癌致病原因,當對乳癌了解更多,她越堅信喚醒公衆對乳癌的醒覺和改變思維是未來聚焦方向。
李京鎂目前在新加坡科技研究局屬下基因研究院(GIS)擔任組長,她近幾年逐漸走出實驗室,與乳癌基金會合作舉辦焦點小組訪談,以了解公衆對乳房X光(Mammogram)檢測的看法,除鼓勵適齡女性定期檢測外,也尋求婦女的另一半和家人如丈夫、孩子、兄弟的支援。
乳癌是女性最常見的癌症之一,本地每年新增逾2000名乳癌患者,盡管此疾病無從預防,但通過乳房X光檢測可幫助健康女性在察覺乳房有任何異常變化前,驗出早期乳癌。
“腫瘤小的時候最容易解決,早發現即可早治療,針對零至一期的乳癌治療方案選擇較多,存活率可高達98%。”
那誰應該做乳房X光檢測呢?保健促進局建議年滿50歲及以上的女性,每兩年進行一次乳房X光檢測;年齡介于40歲至49歲女性,若經醫生評估得乳癌風險較高,則建議每年做一次檢測。
“理想的狀態是適齡女性例如年齡介于50歲至69歲者,有至少七成的人每兩年都會去檢測,但過去10年的數據顯示,主動去檢測者低于40%,當中少過一半的人在兩年後會再如期接受檢測。”
李京鎂坦言,要改變公衆思維不易,有些初次檢驗後健康無虞者也抱有僥幸心態,認爲期間身體不可能突然出現腫瘤,要如何讓女性有動力去檢測,本地還有很大進步空間。
她強調,通過乳房X光檢測結果如分析乳腺密度或乳癌基因,能夠預測一名健康女性未來10年的患癌風險。
“你我的基因、飲食、生活環境都不一樣,每位女性患癌風險也大大不同,隨著科學進步及研究人員對乳癌有更深入了解,我們可以通過數據得知個人患上乳癌的風險。”
她希望未來可進一步通過精准醫療,即綜合患者個人信息,包括基因遺傳、病曆、生活環境等因素,制定出個人化且有效的治療方案。
“沒有癌症家族史不代表沒有患癌風險,我們希望通過X光檢測給予女性更多的資訊,讓她們做出知情選擇。”
由羅賢俊等人組成的本地科研團隊,成功研發出一種有望取代眼球內玻璃體漿液的凝膠;圖爲已著色的凝膠。
可分解凝膠 減輕視網膜術後不適
一般接受視網膜手術的眼疾患者在手術後,有一段時間視覺模糊且無法工作,由羅賢俊等人組成的本地科研團隊,成功研發出一種有望取代眼球內玻璃體漿液的凝膠,可顯著減低病患在現有療程下所産生的副作用。
羅賢俊指以水分爲主的人工合成凝膠對人體無害,且注入眼內數個月後會自動分解,非常適合作爲玻璃體漿液的替代品。
研究團隊已完成動物試驗,目前正處于臨床前試驗階段,未來計劃進行人體測試。
目前眼疾患者做視網膜修複手術時,一般須先抽除眼球內玻璃體漿液,手術完成後再注入氣體或硅油,這個療程會引起許多不便和副作用如視覺模糊。此外,眼球灌有硅油的病患,也須另做安排抽除硅油,造成額外心理和財務負擔。
羅賢俊的研究項目涉及不同領域,相當多元,例如他與陳曉東共同主持智能口罩項目,研發出一套可附在口罩內的智能監控系統,內設的三合一傳感器可實時測量佩戴者的生命體征,並通過藍牙傳送到智能手機的應用中,方便醫護人員遠程監控病人的健康狀況,降低感染冠狀病毒的風險。
他也和新加坡華樂團合作,在音樂廳內擺放安裝了電離器的盆栽,在演奏者與觀衆席之間“拉起”一張離子屏障,阻止飛沫傳播,這些都是本地科研界實際運用研發成果的例子。
鄭志強戴在手上的家用眼壓電子皮膚傳感器,可讓青光眼患者自行在家檢測眼壓。
家用眼壓測量器贏得全球戴森設計大獎
全球每年有100萬人因青光眼導致視力受損,由鄭志強指導的團隊,研發出家用眼壓測量器,贏得全球戴森設計大賽大獎。
該“家用眼壓電子皮膚傳感器”(Home Eye Pressure E-skin Sensor,簡稱HOPES)研究項目,預計今年3月進入臨床實驗階段,屆時約30名青光眼患者能在家中以較舒適的方式觀察病狀,醫生則通過應用程式掌握患者病況。
患者只須戴好手套,將裝有傳感器的“指尖”輕輕壓在眼皮中央,使用人工智能和納米科技的測量器就能讀取眼壓數據,創新方法與傳統需要經驗豐富眼科醫生使用手指檢測,或侵入性需要用麻藥的眼壓計相比,除能減少患者排隊等候驗眼時間,也減輕他們的心理壓力。
“生産家用眼壓測量器的成本可減低至200元,我們希望借助科技,讓公衆有管道接觸更好的醫療服務。”
家用眼壓測量器上的傳感器,是鄭志強早前研發項目電子皮膚的延伸,他指人體最大的器官是皮膚,而使用納米技術的電子皮膚,能模仿人類觸覺、感壓,未來用途廣泛。
除了用電子皮膚傳感器測量眼壓,電子皮膚也有助截肢者提高生活品質,鄭志強的團隊之前已開發出一套比人體皮膚觸覺靈敏1000倍的超敏感電子皮膚神經系統,能更快速、更准確地分辨出物體的形狀、質感、溫度和硬度,可讓截肢者有觸覺自然操作義肢。
鄭志強和其團隊研發的項目,結合工程與醫療相關知識,他指須要積極聯系不同領域的人如與醫生溝通,甚至是觸發使用者的想象力,去使用他們的研發成品。