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诺贝尔化学奖曝“冷门”:医疗机器人和模拟生命前景可期
发布时间:2021-08-08
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本文摘要:诺贝尔化学奖今年曝出“冷门”——颁发了归属于“显化学”范畴的“分子机器”。此前历年的诺贝尔化学奖都颁发了交叉学科,比如生物、物理、生物化学和生物物理等等。 法国斯特拉斯堡大学的让-彼埃尔·索瓦(Jean-PierreSauvage)教授、美国西北大学的詹姆斯·弗雷泽·斯图达(JamesFraserStoddart)爵士以及荷兰格罗宁根大学的伯纳德·费林特(BernardFeringa)教授联合勇夺了这一诺贝尔最重要的奖项。 他们因在分子机器的设计和制备上的贡献而得奖。

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诺贝尔化学奖今年曝出“冷门”——颁发了归属于“显化学”范畴的“分子机器”。此前历年的诺贝尔化学奖都颁发了交叉学科,比如生物、物理、生物化学和生物物理等等。  法国斯特拉斯堡大学的让-彼埃尔·索瓦(Jean-PierreSauvage)教授、美国西北大学的詹姆斯·弗雷泽·斯图达(JamesFraserStoddart)爵士以及荷兰格罗宁根大学的伯纳德·费林特(BernardFeringa)教授联合勇夺了这一诺贝尔最重要的奖项。

他们因在分子机器的设计和制备上的贡献而得奖。  而在这一领域,我国也具备领先世界的水准。华东理工大学的田禾院士科研团队所专门从事的研究领域,正是“分子机器的设计和制备”。该领域取得诺奖将有助尽快构建商业化应用于。

  “吐出”一个外科医生  “分子机器”又称生物纳米机器,构件主要是蛋白质等生物分子,具备小尺寸、多样性、自适应、仅有依赖化学能或者热能驱动、分子调剂等其它人造机器无法相提并论的性能,对增进生物学的找到以及仿生学具备最重要意义。  “分子机器”是在1959年作为纳米技术的概念被明确提出的。

当时知名的物理学家理查德-费曼(RichardFeynman)就大胆预测,分子机器未来将不会在纳米机器人手术和定位药物在人体内的运送方面起着关键作用。他说道:“虽然这个点子听得一起很可怕,但是如果人们需要吐出一个外科医生,这样的手术不会很有意思。”他刻画道,只要把这个外科医生放入人体的血液中,他就需要到达心脏,并且查阅哪里出有了问题,然后他不会拿走小刀,把很差的地方,比如肿瘤部位手术。  费曼的点子迅速在一部科幻片中获得了反映。

1966年美国影片《奇幻旅行》(FantasticVoyage)描写了一个潜水艇舰队如何微缩并流经到一个科学家的体内,为他展开血管手术从而解救了他的生命。  50年后的今天,人们虽然依然并未将科幻片变为现实,但是费曼的应验还在被很多人希望证实。科学家们期望有一天能将化疗药物必要运输到人体必须的部位,杀掉肿瘤细胞,并且不损害好的细胞。然而这个证明的过程是漫长的。

就像这次取得诺贝尔化学奖之一的FraserStoddart说道的:“这不是一夜之间就能再次发生的,必须很长时间和优秀人才的共同努力。”  事实上,在50年代和60年代时,科学家就早已尝试着把化学的环形元素相连这链条,来产生向新的分子。不过仍然到1983年,根本性的成果找到了。

法国人Sauvage教授顺利地将两个环状分子相连在一起,构成了一条类似的链条,即双环化合物。一般来说分子是由原子间通过分享电子对包含的共价键构成的,但是在这个链条中,分子是由更为权利的机械性相互作用构成的。

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要想要让一个机器已完成任务,必需由相互之间需要比较移动的部件构成,Sauvage教授所找到的这两个互锁的环状分子就是需要比较移动的。  1991年,Stoddart爵士顺利地制备了轮烷,构建了分子机器的第二步。轮烷是一类由一个环状分子套在另一个线性分子上二构成的内锁型的超强分子体系。  而另外一个获奖者来自荷兰的Feringa教授则发明者了首个分子马达,被视为分子机器领域的标志性事件。

1999年,他制作了一个分子转子叶片,需要持续朝一个方向转动。此后,他又设计了一辆“分子汽车”。  2011年,首辆四轮的“纳米汽车”,底盘和四个轮子都是由分子包含。

四个轮子需要向一个方向转动,并且能在一个表面上关掉。  2013年,英国曼彻斯特大学教授DavidLeigh领导的团队生产出有一台纳米机器人,需要捕捉氨基酸并把它们连接起来,就如同人体细胞的核糖那样。  尽管这些找到都还仅限于实验室展出,但是科研人员正在挖出这一技术的潜力,并预测其有能力沦为确实转变人们现实生活的应用于。其中很最重要的一个应用于前景就在于分子机器人在生物体内的自动分解。

比如针对病毒的机器人,可能会通过它的分子钳子与特定的病毒结合,向肿瘤部位集中于运输药物。


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