打破国外垄断创效益近20亿　兰大教授研发抗癌药期待了

原标题：【三足鼎立·转化赋能】从实验室到生产线：许鹏飞的“架桥”之路

兰州大学化学化工学院教授许鹏飞的故事，是一个关于“架桥”的故事。

最初，他连疫苗佐剂是什么都不知道。后来，他做出了640公斤能满足企业生产中试级别用产品，成本只有法国货的三分之一。

最初，他走进金川选矿车间时，对浮选一窍不通。后来，他与金川合作二十年，累计创造效益19.49亿元。

如今，他正在架一座新桥——从硼自由基的基础研究，通往脑胶质瘤患者的病床前。

在基础研究与应用研究之间，在实验室与生产线之间，在科学问题与百姓生计之间，许鹏飞就这样，一座一座地架桥。

“揭榜挂帅”：打破国外兽用疫苗佐剂垄断

2021年底，一个“揭榜挂帅”的项目引起了许鹏飞的注意。我国兽用生物制品龙头企业新疆天康生物股份有限公司联合新疆科技厅发布榜单，目标直指一个被国外企业垄断多年的领域——兽用疫苗油佐剂。

彼时，国内兽用疫苗佐剂市场90%以上被法国seppic公司的ISA 206 VG佐剂占据。这种用于口蹄疫等重大动物疫病疫苗的佐剂，价格常年居高不下，“说多少就多少，一口价”，让国内疫苗企业苦不堪言。地缘冲突叠加全球贸易逆全球化，加剧全球贸易不确定性，农业农村部兽医局曾专门下文，要求相关研究机构组建团队攻克这一难题。

“我当时其实都不太了解佐剂到底是个什么东西。”许鹏飞坦言。接到动物医学与生物安全学院郑海学院长的邀请后，他查阅资料发现，佐剂的核心技术在于表面活性剂的设计——这恰恰是他带领团队深耕多年的领域。

所谓佐剂，通俗地说就是疫苗免疫原性的“增强与递送剂”。ISA 206 VG佐剂是一种“水包油包水”的双相剂型：抗原在最内层的水相，中间包一层油，外面再包一层水。这种复杂结构既能让疫苗抗原缓释，又能避免在动物体内过度聚集引发机体的不良反应。制作难度极大，国内长期未能突破。

结构决定功能是化学的核心逻辑之一。理想的分子是个“两头亲水、中间疏水”的双层结构。许鹏飞团队没有沿着国外已有的技术路线走。他们提出一个全新的设计思路：将两个不同亲水亲油平衡值的表面活性剂，通过疏水端“结合-线性分子缠绕”利用高剪切力组装成一个分子，实现类似的两亲结构。“这样不仅合成成本更低，而且两个分子的大小可以调控，有利于抗原的前期储存和后期释放。”许鹏飞解释说。

这个想法听起来简单，但要把它变成现实，需要大量的实验验证。团队在实验室里进行了上千次尝试，不断调整两种表面活性剂的比例，测试不同条件下乳液的稳定性，观察抗原的释放速率。

“我们在实验室不停地尝试，做了一次又一次。”许鹏飞说。从最初的试管级合成，到后来的百公斤级中试，疫苗是生物制品，来不得半点马虎，每一步都走得谨慎。表面活性剂的生产从几克做到了几百公斤，佐剂的合成也完成了4批，每批160公斤，总共640公斤的中试产品。

在天康做佐剂工业放大试验

实验评价同样需要大量投入。他们先在实验室做理化性质测试，然后做小动物实验，再到猪身上做评价。“十头一组，测了好几十次，前前后后包括大田试验测了几千头猪。”许鹏飞说。

最终，他们研发的LT101佐剂在各项指标上均不逊于甚至优于进口ISA 206 VG佐剂，而成本仅为后者的三分之一到四分之一。产品命名为“LT101”：“L”代表兰州，也代表兰州大学和兰兽研，“T”代表天康。

目前，这款“兰州大学—兰兽研—天康生物”三方合作的佐剂已完成大田试验。用1200头猪开展安全性、免疫原性比对实验，一栋圈舍打LT101配制的疫苗，一栋打ISA 206 VG配制的疫苗，28天与56天后的一免、二免结果表明免疫LT101佐剂疫苗的600头猪均无应激反应，且疫苗特异性抗体表现良好。“我们现在正在做稳定性测试，疫苗是生物制品，安全性、稳定性和有效性缺一不可。”许鹏飞说，“虽然推进速度不能太快，但我们充满信心。

“偶遇”难题：从实验室到生产线

2008年的一天，许鹏飞接到一陌生来电，对方称是聚银公司负责技术的李晓明。电话那头，李晓明副总语气急切：“许老师，我们生产出问题了，W452换热器频繁不换热，特别着急要解决这个问题。”

聚银公司年产5万吨TDI（甲苯二异氰酸酯），这是一种广泛应用于汽车油漆、沙发泡棉、冰箱填充物的大宗化学品。据《中国百科大全书》中所述，大宗化学品是指那些产量巨大、应用广泛、技术相对成熟的基础化工产品。它们通常作为原材料，被大量用于工业生产的下游环节。

在聚银TDI调研

当时TDI价格正处高位，企业想满负荷生产，但一加大产量，换热器上就会被缠上一层膜，导致系统报警、停产。更可怕的是，系统中流动的是有剧毒的光气。“闻到就没命。”许鹏飞说。每一次停产检修时，工作人员都要用氮气-空气反复吹扫，确保光气彻底清除后，工人才能进入系统。聚银公司张工告诉许鹏飞：“热销时的一次检修，成本高达8000万元。”

解决这个问题容易，但溯及根源并不容易。许鹏飞将换热片上的膜片带回实验室分析后，团队测试研究发现：膜片上缠绕的是一种聚合物——聚脲。聚脲确定了，体系中有二胺，那一定体系中有另外的二异氰酸酯，通过溶剂中微量的杂质分析，找到了一种副产物氯-TDI，其沸点与溶剂相近，随着溶剂回用到了反应体系，而这一问题的源头，正是在氯气和一氧化碳合成光气时，氯气没有被充分反应，混杂在光气中的少量氯气与TDI发生了上述自由基取代反应。

“这其实是一个特别简单的苄位自由基取代反应。”许鹏飞说。一个普通甲苯中的甲基，其中的氢被氯气均裂的氯自由基取代，就这么简单。他们在实验室进行模拟试验，并进一步进行验证，但就是这个“简单”的反应，如果没有对自由基反应机理的深刻理解，没有对有机化学基本规律的熟练掌握，即便把膜片分析一百遍，也只能看到“它是什么”，而看不到“它从哪来”。正是团队在基础研究领域的长期积累，让他们能够从成分一路追到源头。

找到根源后，许鹏飞向聚银公司提出了解决方案：合成光气时，将一氧化碳与氯气的比例从1:1提高到1.05:1，保证氯气被充分反应。此外，因为光气遇水会发生分解，进而产生氯气，因此，原料与反应系统也要保持干燥。

聚银公司采纳了这个建议。调整之后，换热器再也没有因为“缠膜”而报警停产，只是正常的检修了。产能后来从5万吨扩大到15万吨，公司销售额突破300亿元。

“解决一个问题，往往要从最基础的化学原理入手。”许鹏飞说，“我们有基础研究的储备，知道自由基取代反应是怎么回事，才能从杂质分析一路追到源头。”

20年长期合作和19亿效益

如果说聚银公司的故事是一次“偶遇”，那么与金川集团的合作，则是许鹏飞二十年的“长跑”。

2006年，金川公司相关负责人来到兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室参观。许鹏飞作为实验室常务副主任负责讲解。“你们生产镍、铜、钴，跟有机化学有什么关系？”他起初不以为意。对方却告诉他，选矿用的调整剂、起泡剂、捕收剂，全是有机分子。“许老师，你一定要到现场看一下。”

许鹏飞第一次走进金川选矿车间时，被眼前的场景震撼：破碎、研磨成粉，直径四五米的浮选池一字排开，打成矿浆进入浮选池，加入起泡剂、调整剂、捕收剂，有用金属通过鼓泡浮到池面上，刮板一刮，品位就从1%左右提到了8-10%，一选车间一天就能处理1.4万吨矿石。

所谓品位，据《中国冶金百科全书》解释，是指矿石中有用成分或有用矿物的含量。而1%的品位，意即100吨矿石里含有1吨镍；因此，品位提升至8%，意味着矿石品位富集了8倍。再进入后续的冶炼环节，当时，镍价高达40万元一吨。

在金川公司做浮选试验

金川公司给他出了第一道题：冬季浮选指标下降的机理是什么？项目经费55万元。

“冬季指标下降一个点（回收率下降1%），一天就损失好多吨镍和铜。他们心疼得很。”许鹏飞说。他做了多年有机合成，对“浮选”却知之甚少。他带着学生从零学起，买浮选机，学制样。金川公司的工程师专门从金昌来到兰州大学，手把手教他的学生怎么做浮选实验，这是自己进行选矿性能评价的基础。一批又一批的学生，不仅学会了合成，还学会了“自己能评价”。

针对“冬季浮选指标下降”，许鹏飞团队最初推断，这一问题很可能与系统温度有关。为了验证这一猜想，他们在自吸式浮选机的鼓泡口加装了电热丝与热电偶，尝试提高鼓入空气的温度。当风温控制在40度时，回收率开始回升；提到50度时，效果达到最佳。这证实了他们的判断：温度是影响浮选过程的重要因素，将有限的热能用于气液固三相界面，减少将整个浮选池加热的能耗。

然而，在现实生产中，大幅提高风温，操作难度极大。选矿车间一天要处理上万吨矿石，几十个浮选池同时运行，若要对每台自吸式浮选机的进风都进行加热，不仅需要额外安装庞大的加热设备和温控系统，能耗成本也会大幅攀升。更重要的是，车间环境开放，风温受外界低温影响波动剧烈，难以稳定维持在50度的理想状态。这一方案在实验室可行，到了工业现场却步履维艰。

既然改变环境不现实，那就改变药剂本身。许鹏飞将目光投向了浮选的本质——气、液、固三相的界面作用过程。调整剂、起泡剂、捕收剂等，这些药剂的分子结构，决定了它们如何在界面“工作”。如果能设计出对温度不敏感的分子结构，即便冬季水温、风温下降，药剂的性能也不会受到太大影响。

于是，他们将方向从“改造设备”转向“改造分子”。

而要改造分子，就必须回到最基础的分子设计、构效关系研究中去。什么样的分子结构能降低温度敏感性？亲水基团和疏水基团如何排布才能在不同温度下保持稳定的界面活性？这些问题的答案，不在生产车间里，而在有机化学的基本原理中。

几年攻关，团队开发出了调整剂NS-2和一种起泡兼捕收剂。这些成果让镍回收率提高了1.34个百分点，铜回收率提高了2.3个百分点。据金川公司2026年初统计，这些成果累计创造效益达19.49亿元。也正因此，这一项目荣获甘肃省科技进步奖一等奖。

从2006年第一个55万元的项目开始，许鹏飞与金川的合作持续了整整20年。合同金额累计超过3000万元，涵盖科技部合作专项、“973”课题、国家基金重点项目、甘肃省重大专项项目等。此前，夏日哈木发现了全国第二大镍矿，但镁含量高达30%，而镍只有0.8%。镁是影响镍铜分离的关键元素，降镁成了其最迫切的需求。当下，许鹏飞团队正在攻克这个新难题。“我们正在研究蛇纹石和滑石的不同降镁机理，希望能开发出新的降镁药剂。”许鹏飞说。

在金川公司做浮选试验

把兰大刻在新药上

如今，许鹏飞的目光投向了一个全新的领域——BNCT（硼中子捕获疗法）的第三代硼药。

许鹏飞介绍，对于脑胶质瘤而言，BNCT的意义尤为重大。因为脑部神经错综复杂，手术中，医生担心伤及神经，只会切除最为保险的一部分，但不完全切除，肿瘤又会慢慢长出来。

BNCT被誉为脑胶质瘤的“精准杀手”，患者先服用含硼药物，当药物富集在癌细胞后，用中子照射，硼10吸收一个热中子成为激发态的硼11，裂变释放出能量极高的阿尔法粒子。足以杀死一个癌变细胞，且其作用半径在10微米以内，刚好是一个细胞的大小，对癌细胞进行精准捕杀，不会伤及周围正常组织。

国内科研团队也在跟进这项技术。兰州大学核科学与技术学院顾龙教授团队研发了中子发生器，这相当于BNCT的“枪”。但枪有了，子弹呢？子弹就是硼药。现有的第二代硼药BPA依赖进口，患者需要连续输注多日才能达到有效治疗浓度。“连输几天液，患者痛苦，效率也低。”许鹏飞说。

他的目标是开发第三代硼药——高载硼量、高靶向性，让硼药自己“找到”癌细胞。但这个目标背后，是一系列基础科学问题：如何高效构筑碳-硼键？硼自由基如何产生？如何将含硼基团引入氨基酸分子？如何控制手性？如何将单个氨基酸组装成靶向分子？

“这些都是基础研究的问题。”许鹏飞说。他正在带领团队从最基础的研究做起：探索硼自由基的产生机制，开发新的硼化反应，设计含硼氨基酸的合成路线。同时，与生命科学学院、药学院教授团队合作，在细胞层面评价化合物的靶向性。从硼自由基的产生，到含硼氰基化合物的制备，再到含硼氨基酸的合成，每一步都是基础研究，每一步都指向最终的应用目标。

而这恰恰是他最擅长的事。多年来，许鹏飞在基础研究领域深耕不辍——他主要从事不对称催化、光催化及催化串联反应研究，发表高水平论文293篇；2013年就应邀在Wiley出版专著；他们研发的“氮自由基参与的串联环化反应”被收录【101】本科实验教材，2010年、2019年两次以第一完成人获甘肃省自然科学一等奖；2024、2025连续入选“中国高被引学者榜单”。这些看似与生产线无关的学术成就，恰恰是他能够从源头解决问题的底气所在。

“基础研究不深，应用研究行之不远；应用研究不彰，基础研究易陷空谈。”许鹏飞说，“既要成其器，更要明其理，知其然，更知其所以然。”

采访结束时，许鹏飞提到了当前最紧迫的三个目标：让LT101佐剂落地，让中国企业用上又便宜又好的国产兽用疫苗佐剂；攻克金川降镁难题，提高镍回收率；做出第三代硼药，与顾龙团队一起为脑胶质瘤患者提供“兰大方案”。“希望以后在硼药上刻上兰大的名字，我就无憾了。”许鹏飞说。

“这几件事做下来，我就该交班了。”他说得平淡，听者却心头一热。

文　曲倩倩　丁健杰　甘小川

（兰州大学新闻网）