【编者按】2月10日，科技日报05版“平台”以《这里诞生了多个“中国首创”》《“打磨”照亮细胞的荧光探针》为题，报道山东省环境自适应智能化学品重点实验室重磅成果和代表性作品。全文如下：
这里诞生了多个“中国首创”
——山东省环境自适应智能化学品重点实验室成果集萃
实验室科研人员进行荧光探针的共聚焦成像实验。
实验室科研人员进行荧光探针的旋蒸实验。
在365上市公司古色古香的校园里，山东省环境自适应智能化学品重点实验室（以下简称“智能化学品实验室”）藏身于众多实验室聚集的化学大楼中。大楼虽低调，却难掩其锋芒。智能化学品实验室科研人员率先在国际上系统性开展疾病相关生物活性分子的荧光成像检测研究，实现分子—细胞—类器官—活体的跨尺度、实时原位、高分辨成像分析，引领国际细胞与活体荧光成像领域研究；研发的新型光刻胶，性能指标优于美国柯达公司的橡胶光阻型光刻胶；建成国内唯一低聚丙烯酸钾生产基地，产值超1.6亿元……众多“中国首创”从智能化学品实验室走出去。
研究“聪明”的化学品
“简而言之，环境自适应智能化学品是‘聪明’的化学品。”智能化学品实验室主任张卫向科技日报记者介绍，通过分子设计，可以赋予化学品对温度、酸碱度、压力、光、电、磁、声等外界刺激的感知能力，并使它们触发可控响应，如颜色变化、释放活性成分、自修复等。“这些化学品仿佛有了意识，能够根据环境变化自我调整，实现‘自适应’以达成特定功能。”他说。
作为智能化学品实验室一员，张雯举例说：“以前查肺癌，通常要等到咳嗽、胸痛了才去医院检查；现在抽一管血，滴在试纸上就能筛查。”张雯手持实验室研发的肺癌检测试剂盒，向记者分享：“这种试剂盒，滴上血液后，如果试纸出现特定颜色，就提示可能有风险。智能化学品让肺癌检测试剂盒具备了‘神奇’的功能。”
记者注意到，科技部等多部门联合发布的《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》提出，加快煤制油气向特种燃料、高端化学品等高附加值产品发展。“我国化工产业从规模扩张到质量提升转型的过程中，发展高附加值新型高端功能化学品是其中的关键一环。”张卫说，实验室的目标就是研发高附加值新型高端功能化学品。
建设全链条创新平台
在智能化学品实验室长长的走廊里，少有人走动，每一位科研人员都在各自的岗位上忙碌着。科研人员在这里日夜探索，寻求更多制备智能化学品的方法。但他们并非孤军奋战。
实验室所在地位于济南市文化东路88号。在距离济南 360公里的青岛，中国科学院青岛生物能源与过程研究所与实验室科研团队紧密合作，承担起工艺技术开发与概念验证的重任；在与济南相邻的淄博市，淄博齐翔腾达化工股份有限公司负责产品制备方法与场景应用。这种“高校—科研院所—企业”深度融合的创新体系，让实验室构建起“基础理论—关键技术—工业应用”相衔接的产学研一体化全链条创新平台。
在山东省日照市的中试基地，一座看似寻常的装置正在进行一场能源革命。它无需依赖北方沿海地区宝贵的淡水资源，仅以海水和周边钢铁、石化等企业排放的低品位余热为“食”，便能高效、稳定地生产高纯度的绿色氢能。
“海水光电催化绿色制氢”是实验室依托产学研一体化全链条创新平台打造的众多标志性成果之一。除此之外，“化学成像材料与技术实现重大疾病早期预警”是实验室另一项重大研究成果。《自然·材料》杂志评价其为“照亮癌症的烟火”，《科学》杂志评价该研究为细胞水平疾病早期预警带来了希望。
面向国家战略需求，实验室先后主持和完成了17项国家级重大、重点项目，28项省部级重大、重点项目，获1项国家自然科学奖二等奖，2项国家科学技术进步奖二等奖。
攻克核心技术难关
在化工行业，催化剂被誉为化学反应的“心脏”，决定着生产效率与产品质量。曾几何时，这颗“心脏”长期被外企把控。
智能化学品实验室成员，淄博齐翔腾达化工股份有限公司常务副总经理、高级工程师刘付亮告诉记者，顺酐是常用的有机化工原料，广泛用于合成树脂、涂料、农药、润滑油添加剂和医药等的生产。在研制顺酐催化剂过程中，实验室充分发挥自身优势，基础理论、关键技术、工业应用三大部分相互配合，最终啃下“硬骨头”。如今，实验室相关成果已经在淄博齐翔腾达化工股份有限公司落地，建成了720吨/年的工业生产装置。
低聚丙烯酸钾是含氟织物整理剂全氟烷基丙烯酸酯类产品的关键中间体。其生产技术门槛高，长期被日企垄断。智能化学品实验室副主任、正高级工程师石锡峰介绍，科研人员历时6年，先后攻克小试研发、放大验证、中试及产业化过程中自由基实时监测与控制难题，开发出母液连续脱溶、高效结晶的可控清洁生产技术，实现闭路循环，成本较同品质进口产品低25%以上。他们建成了国内唯一的产业化生产基地，年产能 1000吨，市场占有率80%以上，近五年收入1.6亿元。
“我们希望通过实验室的建设，为山东省乃至我国化工产业高端化、智能化、绿色化转型升级提供核心科技支撑。”张卫说。
“打磨”照亮细胞的荧光探针
在探索生命奥秘的征途中，科学家们一直致力于实时、精准地洞察细胞内部的变化。在山东省环境自适应智能化学品重点实验室里，实验室首席科学家、中国科学院院士唐波团队创制了新型小分子荧光探针，这一成果成为深入认识细胞的科学工具。
当铁针不慎掉进草丛，寻找它的最直接办法便是使用磁铁。实验室主任张卫向记者形容道，在细胞研究中，荧光探针就如同磁铁一般，科研人员借助它能清晰观察到何种分子在发挥何种作用。“荧光探针照亮了细胞，让细胞研究‘眼见为实’。”张卫说。
只要功夫深，铁杵磨成针。但“打磨”照亮细胞的这根探针，团队科研人员用了三十多年。
实验室成员张雯向记者解释：首先，细胞内物质成分复杂、浓度不一，荧光探针需要灵敏度非常高才能发挥作用；其次，探针需具备特异性，做到“指哪儿打哪儿”；此外，探针要实现对物质的实时动态监测，这就要求其具备良好的时空原位动态性。
在细胞这个极度复杂且动态变化的“黑箱”中，为特定的分子“点亮一盏灯”，并让科学家们清晰地“看”到它发出的信号——这成为该团队不懈追求的目标。
在“磨针”的初始阶段，他们回归化学与生物学的基本原理，从分子识别的“锁和钥匙”模型入手。不过，他们并不满足于分子间静态的简单结合，而是追求结合后能引发探针结构的瞬时变化，从而实现信号传递。
正是由于团队在化学合成、光谱分析和细胞实验等方面的紧密协作，才得以持续推动探针性能不断迭代升级。
活性氧被称为“细胞里的幽灵信号”。它转瞬即逝，还容易与其他物质混淆，学界长期以来对它“看不见、分不清、测不准”。团队通过创制新型荧光探针和连续流分析仪器，成功攻克了这一难题。
唐波常对学生说，在实验室里，有两种能力比论文更为重要：一是“提出真问题”的洞察力，二是“解决实际问题”的能力。他直言，尽管如今科研条件更加优越，获取信息的方法更为丰富，但以科学研究解决真问题的导向不能改变，坚持不懈解决真问题的作风必须坚持。
“年轻人要充分利用人工智能、大数据等技术手段，创新科研范式，做到有组织、系统性地开展科研创新。”唐波说，“我坚信，中国的科学家会攻克更多世界科研难题，在科学发展史上写下更多中国故事。”
