作为我们探索科学研究前沿系列的一部分,我们采访了世界经济论坛青年科学家Pierre Karam是贝鲁特美国大学的化学教授,他正在将生物传感器集成到智能手机中,以在资源有限的环境中监测和控制水传播及传染性疾病。
你们试图解决的重大问题是什么?
我正在尝试开发一种微型温度计。我知道起初这听起来可能不太令人印象深刻,但我们目前使用的技术与1654年托斯卡纳大公斐迪南二世组装的温度计几乎完全相同。斐迪南二世在一根玻璃管中注入酒精,并用它来测量温度变化。
此后,科学与技术取得了长足进步,如今的大部分工作都在微米和纳米尺度上进行。这些尺度远小于温度计本身的尖端,因此无法精确测量任何温度变化。例如,人体细胞的直径只有几微米。如果你想测量亚细胞区室中的温度,或了解药物可能如何影响细胞代谢,目前的技术根本无法做到。我们的工作正是为了解决这一紧迫问题。
你们试图利用什么重要思路来解决这一问题?
我们正尝试利用共轭聚合物独特的荧光特性。这些聚合物最初是为制造柔性且廉价的有机太阳能电池而开发的。它们的水溶性非常差,但曾被视为不利的特性,结果却非常适合我们的应用。因此,我们利用它们在室温下的低溶解度来发挥优势。温度的任何变化都会影响它们的溶解度,进而转化为颜色的变化。
你会如何向一个5岁的孩子解释这一点?
我们正在尝试把你生病时父母用来测量体温的温度计,借助科学手段缩小到你用肉眼已无法看见的程度。当它变得非常微小时,我们就用它来测量你身体最微小部位之一的温度。这很重要,因为当我们了解这些身体微小部位内部发生了什么,就能研发出良好的药物,让你更快康复。
这段历程中最困难或最具挑战性的部分是什么?
在黎巴嫩这样资源有限的国家工作,在许多层面都充满挑战。我们很幸运能够在贝鲁特美国大学工作,该校竭尽所能为我们提供便利。然而,物资运输需要相当长的时间,因此我们经常需要发挥创造力,利用或改造手边能找到的任何东西。
人们最不了解、却最令人震惊的事实是什么?
令我始终感到惊讶的是,人们竟然认为在实验室中人工合成的分子与“天然”产生的同一分子不相同,甚至价值更低。
你的工作有什么有趣的背景故事吗?
就像许多发现一样,纳米温度计的研发完全是一个巧合。一天下午,我在进行实验时,做出了一个当时看来并不重要的随机观察。那天夜里,像每晚一样,我在脑海中分析数据并规划第二天的工作,同时渐渐进入深度睡眠。就在这时,我回想起几周前读过的一篇手稿,其中介绍了一种测量溶液温度的创新方法。我不知何故将当天获得的结果与那篇已发表的研究联系起来,并推测我的发现或许能够反映温度变化。我兴奋地起身,前往实验室,当晚便尝试了实验。第一次尝试就取得了巨大成功。有意思的是,我最初使用的比例恰好是最优的。

