對話柔性電子之父John A. Rogers：揭秘五院院士的成果轉化法則

當一項嶄新的科學技術誕生于實驗室，它距離應用于現實世界有多遠？這個問題約翰·羅杰斯（John A. Rogers）教授用從業二十年的經驗給出了回答。作為美國國家科學院、工程院、醫學院、藝術與科學院、發明家學院“五院”的院士，他不僅是發表頂級論文的“收割機”，更是一位柔性電子技術的“孵化者”：他將那些誕生于實驗室、可與人體無縫集成的“電子紋身”技術，系統性地轉化為三家成功的商業公司：Sibel Health、Epicore Biosystems 和 Neurolux。他的成功并非偶然，而是一套獨特的“羅杰斯法則”：他堅信應在學術環境中將技術打磨到極致，耐心傾聽來自蓋茨基金會、佳得樂等產業巨頭的“真實需求”，甚至認為“有時護士比醫生更懂產品”。在 EmTech China 2025 的現場，DeepTech 與 Rogers 教授進行了一場深度對話，試圖完整解碼他如何將一個偶然的學術想法，落地為具體的商業成果。

（來源：DeepTech）

緣起：一次跨界對話點燃的生物電子學之路

Rogers 教授的研究重心經歷過一次轉變。早年，Rogers 致力于在通用柔性電子技術領域開發“像紙一樣的顯示屏”，而轉折點發生在他在美國賓夕法尼亞大學的一次學術報告之后。“幾位神經外科醫生看到了我演講的標題——柔性電子學后產生興趣，”Rogers 回憶道，“演講結束后，他們走過來問我，有沒有想過把這種柔性技術放到大腦上，用于監測大腦的電生理活動？”

聽者有心，這個提議啟發了 Rogers 教授對跨界的探索。“我從未真正思考過機械柔性所帶來的生物集成機會，”Rogers 坦言，“這對我來說似乎是一個非常激動人心的方向，我的學生們也對此表現出極大的研究熱情，因為它對人類健康領域有著潛在的巨大影響。”

Rogers 這種將“抽象的科學問題”與“切實的社會價值”相聯系的思維方式，深受其博士后導師、美國哈佛大學的 George Whitesides 教授的影響。Rogers 回憶道，Whitesides 有一種天然的、卓越的“直覺”，能夠判斷什么是構成有意義的科學問題的關鍵：這項成果是否有可能導向一項具有更廣泛社會價值的新技術？這個理念深深地烙印在了 Rogers 的學術生涯中，也奠定了他未來所有研究的價值基石。從那時起，Rogers 團隊的研究重心開始從冰冷的消費電子轉向了溫熱的人體，致力于開發一種能與人體組織無縫集成的、生物兼容的電子設備。

成果轉化的“羅杰斯法則”

實驗室到工業界的“最后一公里”充滿了誘惑和挑戰，許多才華橫溢的科學家在這一步折戟，但 Rogers 卻成功地將若干實驗室的前端研發轉換到市場的終端產品。談及科學成果的商業化方法，他分享了他獨到的實踐法則：

法則一：將技術在學術環境中打磨到極致

“我認為學術界常見的一個謬誤就是過早地成立公司，”Rogers 一針見血地指出。他描述了一種常見的失敗模式：研究者們知道技術還存在可靠性或制造工藝上的問題，但他們想當然地認為，只要讓技術走出大學，創業公司的專業工程師就能解決這些難題。“但這根本行不通，”他強調，“如果你指望別人來解決你的核心問題，那代價將是極其昂貴的，耗時也會更長，風險巨大。”

Rogers 的策略恰恰相反：盡可能久地將研究項目保留在學術環境中，直到“所有我們已知的、需要基礎科學研究來解決的問題都已不復存在”。他所在的美國西北大學的生物集成電子中心為這種“耐心”提供了土壤。生物集成電子中心的實驗室不僅能讓科學家們制造出幾個可用的設備原型，還擁有小批量的制造工具和專業的嵌入式工程師。同時，通過與醫學院的緊密合作，他們能夠將這些設備在真實的醫院環境中，給人類患者進行測試。

“這讓我們能親身體驗設備如何融入臨床工作流程，患者對它的反應如何，護士們能否輕松地使用它，”Rogers 告訴 DeepTech，“通過這個平臺，我們能控制產品在完全商業化之前的技術風險。”

法則二：傾聽來自業界的“真實需求”

技術再好，若無市場，也只是屠龍之技。Rogers 商業啟動的第一步往往來自于產業界向其拋出的需求，Sibel Health 的誕生就是典型案例。在 Rogers 的團隊發表了一篇關于監測早產兒生命體征的論文后，他們意外地收到了蓋茨基金會的聯系。基金會希望他們能改造這項技術，以便在非洲等醫療資源匱乏地區進行經濟可行的大規模部署。幾乎在同一時間，醫療設備巨頭通用電氣（GE）和德爾格（Dr?ger）也找上門來，希望合作將該技術商業化用于醫院護理。

“我們最終選擇了 Dr?ger 作為合作伙伴，他們也成為了公司的投資方，”Rogers 說，“擁有來自蓋茨基金會的非稀釋性資金（non-dilutive funding），又有一個像 Dr?ger 這樣強大的合作伙伴，這些信號讓我們確信，商業化的時機已經成熟。”

同樣的故事也發生在 Epicore Biosystems。當團隊發表了關于微流控汗液分析的論文后，功能性飲料巨頭佳得樂（Gatorade）主動找上門，希望 Rogers 的團隊能夠為其核心客戶運動員，開發一款 Gx 汗液貼片（Gx Sweat Patch）。佳得樂同樣提供了非稀釋性資金，與團隊共同設定技術里程碑，每完成一項，就支付相應的費用。這種模式讓公司在成立之初就擁有了清晰的商業目標、充足的啟動資金和明確的客戶。

法則三：有時護士比醫生更懂產品

在談到醫療設備開發時，Rogers 分享了一個非常有趣的洞見：在改進醫療設備的目標下，有時候護士的建議比醫生的建議更加重要。護士們身處臨床一線，長時間地操作使用醫療設備，使得他們具備一種非常務實的視角，深知什么可行、什么不可行。“護士們有時會提出絕妙的想法，比如改進設備的設計、尺寸或材料的機械性能。在我們發表的一些論文中，護士甚至被列為共同作者。”這種對終端用戶需求的尊重，構成了他產品哲學的重要一環。

創新三部曲：從重塑臨床標準到定義運動健康，再到賦能前沿科研

遵循著上述法則，Rogers 得以構建了一個覆蓋臨床監測、消費健康乃至前沿科研工具的商業版圖。

Sibel Health：重塑醫院的生命體征監測標準

Sibel Health 的目標，是成為“所有醫院內患者監護的標準技術”。Sibel Health 是一個完整的、由一系列無線傳感器組成的平臺，這些傳感器都在一個通用的軟件接口和數據結構下運行。其核心產品組合包括用于監測心肺健康的胸貼、測量血氧的指套等，均已獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）的批準。其中，Sibel Health 的 ADAM? 傳感器尤為引人注目。許多皮膚病患者飽受夜間無意識抓撓的困擾。傳統的智能手表加速度計無法區分“抓撓”和“揮手”這樣的相似動作。ADAM? 傳感器則精妙地解決了這個問題。它不僅能夠監測手部的整體運動，還可以捕捉到指甲與皮膚接觸時產生的“微弱振動特征”。設備內置的 AI 算法一旦識別出典型的抓撓信號并超過閾值，就會激活一個觸覺馬達，通過振動喚醒或提醒患者，從而實現了一個閉環的干預，顯著減少了夜間搔抓。

圖丨ADAM? 傳感器（來源：Sibel Health）

Epicore Biosystems：一片汗液創可貼的跨界之旅

Epicore Biosystems 的起點頗具戲劇性。Rogers 團隊最初研究汗液，是希望找到一種非侵入性的方式來獲取血液中的生化信息，并應用于醫療診斷。然而，第一個商業機會卻來自運動領域。與佳得樂的合作為公司帶來了穩定的收入和規模化的制造能力，他們至今已經生產了約三百萬個汗液分析貼片（GxSweatPatch）。這種一次性的貼片成本極低，用戶通過手機拍照讀取顏色變化，就能得知自己的汗液流失量和電解質損失情況，并獲得個性化的補水建議。

圖丨GxSweatPatch（來源：Epicore Biosystems）

基于在運動領域建立的制造和技術基礎，Epicore 迅速將市場拓展到工業安全領域。在石油、天然氣、建筑等行業，工人們常暴露在高溫環境下作業，脫水是導致工傷和生產力下降的主要風險之一。雪佛龍（Chevron）和杜邦（DuPont）等工業巨頭相繼成為其客戶，將這項技術用于保護工人的健康安全。

如今，Epicore 重新深耕于醫療診斷領域。團隊的核心科學假設是，汗液中的特定生化標志物與血液中的濃度高度相關。他們正與腎臟病學家緊密合作，通過對比腎病患者的汗液與血液樣本來驗證這一理論。如果成功，這不僅意味著一種低成本、無創的居家腎功能監測方案的誕生，更印證了 Rogers 本人從市場切實需求出發，最終抵達醫療藍海的發展路徑。

Neurolux：為神經科學界提供前沿的研究工具

如果說 Sibel Health 和 Epicore Biosystems 是將成熟技術應用于“當下”，那么 Neurolux 則著眼于“未來”，為全球頂尖的神經科學家們鍛造出能夠解鎖大腦奧秘的鑰匙。與前兩家公司不同，Neurolux 不直接面向消費者或臨床患者，它的定位是為全球的神經科學家提供他們“在其他任何地方都買不到的”先進研究工具。公司有兩大核心產品線：

圖丨NeuroLux（來源：NeuroLux）

第一種是用于動物模型光遺傳學研究的微型無線 LED 植入體。這些如頭發絲般纖細的探針可以植入大腦深處，通過無線控制的 LED 光來激活或抑制特定的神經元細胞，從而幫助科學家們解析大腦神經元的基本工作原理。

第二種產品，則是為前沿的“類腦器官”（brain organoids）生物學研究而設計的 3D 自組裝電極結構。這些由人類干細胞培育出的微型“大腦”，為藥物篩選和疾病研究提供了無與倫比的模型，但傳統的 2D 電極陣列無法有效地與之交互。Neurolux 開發的 3D 籠狀電極能將類器官包裹起來，進行全方位的電信號記錄和刺激，極大地推動了該領域的發展。

未來之路：AI、數據與跨界融合的協奏

當談及對未來學科趨勢的理解，Rogers 認為 AI 扮演著極為重要的角色。目前，AI 主要被用于處理海量數據，并基于現有生命體征設置警報閾值。但他認為，AI 更值得被探索的潛力在于，將傳統生命體征數據與他的新型傳感器捕捉到的全新數據流（novel data streams）相結合，做出“預測性的健康評估”。

“我們不僅想知道現在發生了什么，更想知道未來會發生什么，”Rogers 說，“隨著我們的設備大規模部署，積累的數據會越來越多，AI 算法將能夠學習到那些預示著不良健康后果的微弱信號，從而真正改變我們照護病人的方式。”他指出了傳感器、數據與 AI 之間的共生關系：“沒有傳感器，就沒有數據；沒有數據，AI 就無法存在。”

而實現這一切的根基，是他一直信奉的“學科交叉”理念。Rogers 以一篇 2019 年發表在頂級期刊 Science 上的研究 [1] 為例：當時，新生兒重癥監護室的早產兒們身上布滿了電線，這些線路連接著監護儀，不僅嚴重阻礙了父母與嬰兒的“袋鼠式護理”（一種通過肌膚接觸促進嬰兒發育的護理方式），而且固定導線用的強力膠帶還會損傷嬰兒脆弱的皮膚。

為了解決這個臨床痛點，Rogers 集結了一支橫跨材料學、力學、電氣工程、計算機科學、皮膚病學和新生兒學的龐大團隊，其中甚至還包括直接護理嬰兒的護士。他們共同開發了一對輕薄、柔軟、如創可貼般的無線生物傳感器。一個貼在嬰兒的胸部或背部，另一個環繞在腳上，兩者協同工作，可以精確監測心率、呼吸頻率和體溫等核心生命體征，其數據精度與傳統的有線設備完全一致。

（來源：Science）

這項研究不僅展示了一項技術的突破，更體現了一種全新的合作模式。“經過我們的實踐，將工程科學與醫學科學，特別是與一線的臨床需求緊密結合在一起，是一條能夠取得顯著成果的方式。”Rogers 總結道。這篇論文的發表，直接吸引了蓋茨基金會和醫療巨頭 Dr?ger 的注意，最終催生了 Sibel Health 的創立。

最后，當被問及想對在 EmTech China 2025 現場的年輕科學家和工程師說些什么時，Rogers 給出了一個簡短而鏗鏘的建議：“要志存高遠（think big）。把精力聚焦于那些具有開創性和變革性的領域之上，大膽地構想和創造偉大的事物。讓你們的研究方向，由這個社會最需要解決的重大問題來定義。”Rogers 始終將研究方向置于社會問題之上的做法，為我們清晰地描繪出了一條從實驗室通往真實世界的堅實路徑。

參考資料：

1.H., Chung et al. Binodal, wireless epidermal electronic systems with in-sensor analytics for neonatal intensive care. Science 363, 6430(2019). DOI: 10.1126/science.aau0780

采訪：楊家睿、李丹

運營/排版：何晨龍