三足鼎立，轉(zhuǎn)化賦能。他是如何開展產(chǎn)學(xué)研合作？蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授許鵬飛的故事，是一個(gè)關(guān)于“架橋”的故事。

最初，他連疫苗佐劑是什么都不知道。后來，他做出了640公斤能滿足企業(yè)生產(chǎn)中試級(jí)別用產(chǎn)品，成本只有法國貨的三分之一。

最初，他走進(jìn)金川選礦車間時(shí)，對(duì)浮選一竅不通。后來，他與金川合作二十年，累計(jì)創(chuàng)造效益19.49億元。

如今，他正在架一座新橋——從硼自由基的基礎(chǔ)研究，通往腦膠質(zhì)瘤患者的病床前。

在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究之間，在實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)線之間，在科學(xué)問題與百姓生計(jì)之間，許鵬飛就這樣，一座一座地架橋。

“揭榜掛帥”：打破國外獸用疫苗佐劑壟斷

2021年底，一個(gè)“揭榜掛帥”的項(xiàng)目引起了許鵬飛的注意。我國獸用生物制品龍頭企業(yè)新疆天康生物股份有限公司聯(lián)合新疆科技廳發(fā)布榜單，目標(biāo)直指一個(gè)被國外企業(yè)壟斷多年的領(lǐng)域——獸用疫苗油佐劑。

彼時(shí)，國內(nèi)獸用疫苗佐劑市場90%以上被法國seppic公司的ISA 206 VG佐劑占據(jù)。這種用于口蹄疫等重大動(dòng)物疫病疫苗的佐劑，價(jià)格常年居高不下，“說多少就多少，一口價(jià)”，讓國內(nèi)疫苗企業(yè)苦不堪言。地緣沖突疊加全球貿(mào)易逆全球化，加劇全球貿(mào)易不確定性，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獸醫(yī)局曾專門下文，要求相關(guān)研究機(jī)構(gòu)組建團(tuán)隊(duì)攻克這一難題。

“我當(dāng)時(shí)其實(shí)都不太了解佐劑到底是個(gè)什么東西。”許鵬飛坦言。接到動(dòng)物醫(yī)學(xué)與生物安全學(xué)院鄭海學(xué)院長的邀請(qǐng)后，他查閱資料發(fā)現(xiàn)，佐劑的核心技術(shù)在于表面活性劑的設(shè)計(jì)——這恰恰是他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕多年的領(lǐng)域。

所謂佐劑，通俗地說就是疫苗免疫原性的“增強(qiáng)與遞送劑”。ISA 206 VG佐劑是一種“水包油包水”的雙相劑型：抗原在最內(nèi)層的水相，中間包一層油，外面再包一層水。這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)既能讓疫苗抗原緩釋，又能避免在動(dòng)物體內(nèi)過度聚集引發(fā)機(jī)體的不良反應(yīng)。制作難度極大，國內(nèi)長期未能突破。

結(jié)構(gòu)決定功能是化學(xué)的核心邏輯之一。理想的分子是個(gè)“兩頭親水、中間疏水”的雙層結(jié)構(gòu)。許鵬飛團(tuán)隊(duì)沒有沿著國外已有的技術(shù)路線走。他們提出一個(gè)全新的設(shè)計(jì)思路：將兩個(gè)不同親水親油平衡值的表面活性劑，通過疏水端“結(jié)合-線性分子纏繞”利用高剪切力組裝成一個(gè)分子，實(shí)現(xiàn)類似的兩親結(jié)構(gòu)。“這樣不僅合成成本更低，而且兩個(gè)分子的大小可以調(diào)控，有利于抗原的前期儲(chǔ)存和后期釋放。”許鵬飛解釋說。

這個(gè)想法聽起來簡單，但要把它變成現(xiàn)實(shí)，需要大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了上千次嘗試，不斷調(diào)整兩種表面活性劑的比例，測試不同條件下乳液的穩(wěn)定性，觀察抗原的釋放速率。

“我們在實(shí)驗(yàn)室不停地嘗試，做了一次又一次。”許鵬飛說。從最初的試管級(jí)合成，到后來的百公斤級(jí)中試，疫苗是生物制品，來不得半點(diǎn)馬虎，每一步都走得謹(jǐn)慎。表面活性劑的生產(chǎn)從幾克做到了幾百公斤，佐劑的合成也完成了4批，每批160公斤，總共640公斤的中試產(chǎn)品。

在天康做佐劑工業(yè)放大試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)同樣需要大量投入。他們先在實(shí)驗(yàn)室做理化性質(zhì)測試，然后做小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，再到豬身上做評(píng)價(jià)。“十頭一組，測了好幾十次，前前后后包括大田試驗(yàn)測了幾千頭豬。”許鵬飛說。

最終，他們研發(fā)的LT101佐劑在各項(xiàng)指標(biāo)上均不遜于甚至優(yōu)于進(jìn)口ISA 206 VG佐劑，而成本僅為后者的三分之一到四分之一。產(chǎn)品命名為“LT101”：“L”代表蘭州，也代表蘭州大學(xué)和蘭獸研，“T”代表天康。

目前，這款“蘭州大學(xué)—蘭獸研—天康生物”三方合作的佐劑已完成大田試驗(yàn)。用1200頭豬開展安全性、免疫原性比對(duì)實(shí)驗(yàn)，一棟圈舍打LT101配制的疫苗，一棟打ISA 206 VG配制的疫苗，28天與56天后的一免、二免結(jié)果表明免疫LT101佐劑疫苗的600頭豬均無應(yīng)激反應(yīng)，且疫苗特異性抗體表現(xiàn)良好。“我們現(xiàn)在正在做穩(wěn)定性測試，疫苗是生物制品，安全性、穩(wěn)定性和有效性缺一不可。”許鵬飛說，“雖然推進(jìn)速度不能太快，但我們充滿信心。

“偶遇”難題：從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線

2008年的一天，許鵬飛接到一陌生來電，對(duì)方稱是聚銀公司負(fù)責(zé)技術(shù)的李曉明。電話那頭，李曉明副總語氣急切：“許老師，我們生產(chǎn)出問題了，W452換熱器頻繁不換熱，特別著急要解決這個(gè)問題。”

聚銀公司年產(chǎn)5萬噸TDI（甲苯二異氰酸酯），這是一種廣泛應(yīng)用于汽車油漆、沙發(fā)泡棉、冰箱填充物的大宗化學(xué)品。據(jù)《中國百科大全書》中所述，大宗化學(xué)品是指那些產(chǎn)量巨大、應(yīng)用廣泛、技術(shù)相對(duì)成熟的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品。它們通常作為原材料，被大量用于工業(yè)生產(chǎn)的下游環(huán)節(jié)。

在聚銀TDI調(diào)研

當(dāng)時(shí)TDI價(jià)格正處高位，企業(yè)想滿負(fù)荷生產(chǎn)，但一加大產(chǎn)量，換熱器上就會(huì)被纏上一層膜，導(dǎo)致系統(tǒng)報(bào)警、停產(chǎn)。更可怕的是，系統(tǒng)中流動(dòng)的是有劇毒的光氣。“聞到就沒命。”許鵬飛說。每一次停產(chǎn)檢修時(shí)，工作人員都要用氮?dú)?空氣反復(fù)吹掃，確保光氣徹底清除后，工人才能進(jìn)入系統(tǒng)。聚銀公司張工告訴許鵬飛：“熱銷時(shí)的一次檢修，成本高達(dá)8000萬元。”

解決這個(gè)問題容易，但溯及根源并不容易。許鵬飛將換熱片上的膜片帶回實(shí)驗(yàn)室分析后，團(tuán)隊(duì)測試研究發(fā)現(xiàn)：膜片上纏繞的是一種聚合物——聚脲。聚脲確定了，體系中有二胺，那一定體系中有另外的二異氰酸酯，通過溶劑中微量的雜質(zhì)分析，找到了一種副產(chǎn)物氯-TDI，其沸點(diǎn)與溶劑相近，隨著溶劑回用到了反應(yīng)體系，而這一問題的源頭，正是在氯氣和一氧化碳合成光氣時(shí)，氯氣沒有被充分反應(yīng)，混雜在光氣中的少量氯氣與TDI發(fā)生了上述自由基取代反應(yīng)。

“這其實(shí)是一個(gè)特別簡單的芐位自由基取代反應(yīng)。”許鵬飛說。一個(gè)普通甲苯中的甲基，其中的氫被氯氣均裂的氯自由基取代，就這么簡單。他們在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)，并進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，但就是這個(gè)“簡單”的反應(yīng)，如果沒有對(duì)自由基反應(yīng)機(jī)理的深刻理解，沒有對(duì)有機(jī)化學(xué)基本規(guī)律的熟練掌握，即便把膜片分析一百遍，也只能看到“它是什么”，而看不到“它從哪來”。正是團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的長期積累，讓他們能夠從成分一路追到源頭。

找到根源后，許鵬飛向聚銀公司提出了解決方案：合成光氣時(shí)，將一氧化碳與氯氣的比例從1:1提高到1.05:1，保證氯氣被充分反應(yīng)。此外，因?yàn)楣鈿庥鏊畷?huì)發(fā)生分解，進(jìn)而產(chǎn)生氯氣，因此，原料與反應(yīng)系統(tǒng)也要保持干燥。

聚銀公司采納了這個(gè)建議。調(diào)整之后，換熱器再也沒有因?yàn)椤袄p膜”而報(bào)警停產(chǎn)，只是正常的檢修了。產(chǎn)能后來從5萬噸擴(kuò)大到15萬噸，公司銷售額突破300億元。

“解決一個(gè)問題，往往要從最基礎(chǔ)的化學(xué)原理入手。”許鵬飛說，“我們有基礎(chǔ)研究的儲(chǔ)備，知道自由基取代反應(yīng)是怎么回事，才能從雜質(zhì)分析一路追到源頭。”

20年長期合作和19億效益

如果說聚銀公司的故事是一次“偶遇”，那么與金川集團(tuán)的合作，則是許鵬飛二十年的“長跑”。

2006年，金川公司相關(guān)負(fù)責(zé)人來到蘭州大學(xué)功能有機(jī)分子化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室參觀。許鵬飛作為實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任負(fù)責(zé)講解。“你們生產(chǎn)鎳、銅、鈷，跟有機(jī)化學(xué)有什么關(guān)系？”他起初不以為意。對(duì)方卻告訴他，選礦用的調(diào)整劑、起泡劑、捕收劑，全是有機(jī)分子。“許老師，你一定要到現(xiàn)場看一下。”

許鵬飛第一次走進(jìn)金川選礦車間時(shí)，被眼前的場景震撼：破碎、研磨成粉，直徑四五米的浮選池一字排開，打成礦漿進(jìn)入浮選池，加入起泡劑、調(diào)整劑、捕收劑，有用金屬通過鼓泡浮到池面上，刮板一刮，品位就從1%左右提到了8-10%，一選車間一天就能處理1.4萬噸礦石。

所謂品位，據(jù)《中國冶金百科全書》解釋，是指礦石中有用成分或有用礦物的含量。而1%的品位，意即100噸礦石里含有1噸鎳；因此，品位提升至8%，意味著礦石品位富集了8倍。再進(jìn)入后續(xù)的冶煉環(huán)節(jié)，當(dāng)時(shí)，鎳價(jià)高達(dá)40萬元一噸。

在金川公司做浮選試驗(yàn)

金川公司給他出了第一道題：冬季浮選指標(biāo)下降的機(jī)理是什么？項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)55萬元。

“冬季指標(biāo)下降一個(gè)點(diǎn)（回收率下降1%），一天就損失好多噸鎳和銅。他們心疼得很。”許鵬飛說。他做了多年有機(jī)合成，對(duì)“浮選”卻知之甚少。他帶著學(xué)生從零學(xué)起，買浮選機(jī)，學(xué)制樣。金川公司的工程師專門從金昌來到蘭州大學(xué)，手把手教他的學(xué)生怎么做浮選實(shí)驗(yàn)，這是自己進(jìn)行選礦性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。一批又一批的學(xué)生，不僅學(xué)會(huì)了合成，還學(xué)會(huì)了“自己能評(píng)價(jià)”。

針對(duì)“冬季浮選指標(biāo)下降”，許鵬飛團(tuán)隊(duì)最初推斷，這一問題很可能與系統(tǒng)溫度有關(guān)。為了驗(yàn)證這一猜想，他們在自吸式浮選機(jī)的鼓泡口加裝了電熱絲與熱電偶，嘗試提高鼓入空氣的溫度。當(dāng)風(fēng)溫控制在40度時(shí)，回收率開始回升；提到50度時(shí)，效果達(dá)到最佳。這證實(shí)了他們的判斷：溫度是影響浮選過程的重要因素，將有限的熱能用于氣液固三相界面，減少將整個(gè)浮選池加熱的能耗。

然而，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，大幅提高風(fēng)溫，操作難度極大。選礦車間一天要處理上萬噸礦石，幾十個(gè)浮選池同時(shí)運(yùn)行，若要對(duì)每臺(tái)自吸式浮選機(jī)的進(jìn)風(fēng)都進(jìn)行加熱，不僅需要額外安裝龐大的加熱設(shè)備和溫控系統(tǒng)，能耗成本也會(huì)大幅攀升。更重要的是，車間環(huán)境開放，風(fēng)溫受外界低溫影響波動(dòng)劇烈，難以穩(wěn)定維持在50度的理想狀態(tài)。這一方案在實(shí)驗(yàn)室可行，到了工業(yè)現(xiàn)場卻步履維艱。

既然改變環(huán)境不現(xiàn)實(shí)，那就改變藥劑本身。許鵬飛將目光投向了浮選的本質(zhì)——?dú)狻⒁骸⒐倘嗟慕缑孀饔眠^程。調(diào)整劑、起泡劑、捕收劑等，這些藥劑的分子結(jié)構(gòu)，決定了它們?nèi)绾卧诮缑妗肮ぷ鳌薄Ｈ绻茉O(shè)計(jì)出對(duì)溫度不敏感的分子結(jié)構(gòu)，即便冬季水溫、風(fēng)溫下降，藥劑的性能也不會(huì)受到太大影響。

于是，他們將方向從“改造設(shè)備”轉(zhuǎn)向“改造分子”。

而要改造分子，就必須回到最基礎(chǔ)的分子設(shè)計(jì)、構(gòu)效關(guān)系研究中去。什么樣的分子結(jié)構(gòu)能降低溫度敏感性？親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)如何排布才能在不同溫度下保持穩(wěn)定的界面活性？這些問題的答案，不在生產(chǎn)車間里，而在有機(jī)化學(xué)的基本原理中。

幾年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了調(diào)整劑NS-2和一種起泡兼捕收劑。這些成果讓鎳回收率提高了1.34個(gè)百分點(diǎn)，銅回收率提高了2.3個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)金川公司2026年初統(tǒng)計(jì)，這些成果累計(jì)創(chuàng)造效益達(dá)19.49億元。也正因此，這一項(xiàng)目榮獲甘肅省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

從2006年第一個(gè)55萬元的項(xiàng)目開始，許鵬飛與金川的合作持續(xù)了整整20年。合同金額累計(jì)超過3000萬元，涵蓋科技部合作專項(xiàng)、“973”課題、國家基金重點(diǎn)項(xiàng)目、甘肅省重大專項(xiàng)項(xiàng)目等。此前，夏日哈木發(fā)現(xiàn)了全國第二大鎳礦，但鎂含量高達(dá)30%，而鎳只有0.8%。鎂是影響鎳銅分離的關(guān)鍵元素，降鎂成了其最迫切的需求。當(dāng)下，許鵬飛團(tuán)隊(duì)正在攻克這個(gè)新難題。“我們正在研究蛇紋石和滑石的不同降鎂機(jī)理，希望能開發(fā)出新的降鎂藥劑。”許鵬飛說。

在金川公司做浮選試驗(yàn)

把蘭大刻在新藥上

如今，許鵬飛的目光投向了一個(gè)全新的領(lǐng)域——BNCT（硼中子捕獲療法）的第三代硼藥。

許鵬飛介紹，對(duì)于腦膠質(zhì)瘤而言，BNCT的意義尤為重大。因?yàn)槟X部神經(jīng)錯(cuò)綜復(fù)雜，手術(shù)中，醫(yī)生擔(dān)心傷及神經(jīng)，只會(huì)切除最為保險(xiǎn)的一部分，但不完全切除，腫瘤又會(huì)慢慢長出來。

BNCT被譽(yù)為腦膠質(zhì)瘤的“精準(zhǔn)殺手”，患者先服用含硼藥物，當(dāng)藥物富集在癌細(xì)胞后，用中子照射，硼10吸收一個(gè)熱中子成為激發(fā)態(tài)的硼11，裂變釋放出能量極高的阿爾法粒子。足以殺死一個(gè)癌變細(xì)胞，且其作用半徑在10微米以內(nèi)，剛好是一個(gè)細(xì)胞的大小，對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)捕殺，不會(huì)傷及周圍正常組織。

國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)也在跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院顧龍教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了中子發(fā)生器，這相當(dāng)于BNCT的“槍”。但槍有了，子彈呢？子彈就是硼藥。現(xiàn)有的第二代硼藥BPA依賴進(jìn)口，患者需要連續(xù)輸注多日才能達(dá)到有效治療濃度。“連輸幾天液，患者痛苦，效率也低。”許鵬飛說。

他的目標(biāo)是開發(fā)第三代硼藥——高載硼量、高靶向性，讓硼藥自己“找到”癌細(xì)胞。但這個(gè)目標(biāo)背后，是一系列基礎(chǔ)科學(xué)問題：如何高效構(gòu)筑碳-硼鍵？硼自由基如何產(chǎn)生？如何將含硼基團(tuán)引入氨基酸分子？如何控制手性？如何將單個(gè)氨基酸組裝成靶向分子？

“這些都是基礎(chǔ)研究的問題。”許鵬飛說。他正在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從最基礎(chǔ)的研究做起：探索硼自由基的產(chǎn)生機(jī)制，開發(fā)新的硼化反應(yīng)，設(shè)計(jì)含硼氨基酸的合成路線。同時(shí)，與生命科學(xué)學(xué)院、藥學(xué)院教授團(tuán)隊(duì)合作，在細(xì)胞層面評(píng)價(jià)化合物的靶向性。從硼自由基的產(chǎn)生，到含硼氰基化合物的制備，再到含硼氨基酸的合成，每一步都是基礎(chǔ)研究，每一步都指向最終的應(yīng)用目標(biāo)。

而這恰恰是他最擅長的事。 多年來，許鵬飛在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域深耕不輟——他主要從事不對(duì)稱催化、光催化及催化串聯(lián)反應(yīng)研究，發(fā)表高水平論文293篇；2013年就應(yīng)邀在Wiley出版專著；他們研發(fā)的“氮自由基參與的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)”被收錄【101】本科實(shí)驗(yàn)教材，2010年、2019年兩次以第一完成人獲甘肅省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)；2024、2025連續(xù)入選“中國高被引學(xué)者榜單”。這些看似與生產(chǎn)線無關(guān)的學(xué)術(shù)成就，恰恰是他能夠從源頭解決問題的底氣所在。

“基礎(chǔ)研究不深，應(yīng)用研究行之不遠(yuǎn)；應(yīng)用研究不彰，基礎(chǔ)研究易陷空談。”許鵬飛說，“既要成其器，更要明其理，知其然，更知其所以然。”

采訪結(jié)束時(shí)，許鵬飛提到了當(dāng)前最緊迫的三個(gè)目標(biāo)：讓LT101佐劑落地，讓中國企業(yè)用上又便宜又好的國產(chǎn)獸用疫苗佐劑；攻克金川降鎂難題，提高鎳回收率；做出第三代硼藥，與顧龍團(tuán)隊(duì)一起為腦膠質(zhì)瘤患者提供“蘭大方案”。“希望以后在硼藥上刻上蘭大的名字，我就無憾了。”許鵬飛說。

“這幾件事做下來，我就該交班了。”他說得平淡，聽者卻心頭一熱。