点击化学造福全人类——2022年诺贝尔化学奖


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2022年诺贝尔化学奖授予了开发点击化学的三位科学家 , 点击化学是一种快速连接分子以开发癌症治疗、创造材料和阐明细胞工作原理的环保方法 。 美国斯坦福大学的CarolynR.Bertozzi、丹麦哥本哈根大学的MortenMeldal和美国ScrippsResearch的K.BarrySharpless将分享1000万瑞典克朗(808554英镑)的“点击化学和生物正交化学发展奖” 。
化学创造了现代世界 , 从药物到合成材料 , 从电池到燃料 , 从平板屏幕到化肥等等 。 但是这些创造物通常会造成环境和医疗问题 , 两个明显的例子是塑料污染和与永久化学品相关的健康问题 。 因此 , 今天化学家们敏锐地意识到需要考虑造物的环境和伦理影响 。 这促使科学家认真考虑如何以绿色和可持续的方式进行创新 , 同时创造新的化合物和材料来应对科学的挑战 。
构建新分子很难 , 这通常需要许多连续的单独反应 , 每一个都会受到降低样品纯度的副反应的阻碍 , 这增加了任何进一步反应步骤的数量和复杂性 , 同时也会产生需要谨慎对待的有害废物 。 巴里·夏普莱斯(BarrySharpless)构想了一个解决这个问题的方案 。 他创造了“点击化学”这个术语 。 这是一个分子简单、快速、可靠、重复地结合在一起的概念 , 就像安全带卡入锁扣一样 。
Sharpless解释说 , 点击反应应该在水中进行 , 而不是在合成化学家常用的有害溶剂中溶解反应物 。 这是一个极好的理论 , 因为它可以为新产品快速、可靠和环保地创造分子 。 但挑战在于制作“化学安全带”和“锁扣” 。 点击化学的第一个例子是由MortenMeldal在2008年设计的 , 当时他正在研究两种化学物质之间的反应:叠氮化物和炔烃 。 它们经常被用来将化学物质结合在一起 , 但通常会产生一团污浊的反应物 。 但当铜被添加到混合物中时 , 反应产生了一种难以置信的稳定产物 。
随后点击化学被全球科学家广泛应用 , 因为它使化学家能够迅速改变化学品或材料的功能 。 纤维在制造过程中可以连接化学扣 , 随后可以添加额外功能 , 这种反应使科学家很容易制造抗菌剂、防紫外线化合物或导电物质 。
2004年 , CarolynBertozzi将点击化学原理应用于生物问题 , 使点击化学更上一层楼 。 研究细胞内分子行为的一种常见技术是贴上荧光发光标签 , 在显微镜下清晰可见 。 然而 , 将标签精确地连接到单元格的右侧是很困难的 。 Bertozzi意识到点击化学提供了一种解决方案 。 不幸的是 , Meldal最初的点击化学方法中使用的铜对生物有毒 , 所以不能直接用于解决Bertozzi的问题 。
相反 , 她想出了一种不用铜的技术 。 她将叠氮化物“扣”连接到糖分子上 。 这些物质被细胞吸收、结合并呈现在细胞表面 。 然后 , 将一种改性的烷烃(锁扣)连接到一个绿色荧光分子上 , 并添加到细胞中 , 使其与叠氮糖(安全带)相连接 。 然后 , 在显微镜下可以很容易地追踪细胞 。 Bertozzi的技术使我们深入了解了肿瘤细胞如何逃避我们的免疫系统 , 并帮助开发了跟踪癌细胞的方法 。 它也有助于直接针对癌细胞的放射治疗 , 减少对附近健康细胞的伤害 。
点击化学是优雅和高效的 。 它使化学物质可以像两块乐高积木一样平滑地连接在一起 。 它的简单性使其在化学领域的应用迅速扩展 , 在药物、DNA测序和具有附加功能的材料(如磁性和电性)方面都有应用 。 毫无疑问 , 这项技术的应用已经用于世界上最紧迫的问题 。
瑞典皇家科学院院士约翰·阿奎斯特(JohanAqvist)昨天在斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所宣布了获奖者名单 , “因为三位都开发了一种可以用来设计更好的药物的将分子咬合在一起的方法 。 ”
81岁的SharplessResearch先生曾于2001年获得诺贝尔奖 , 现在是第五位两次获得该奖项的人 。 MortenMeldal先生 , 68岁 , 现就职于丹麦哥本哈根大学和SMr 。 隶属于加州斯克里普斯研究所的Bertozzi独立发现了第一批这样的候选分子 , 它们可以很容易地相互结合 , 但不能与其他分子结合 , 从而在药物和聚合物制造中得到应用 。 诺贝尔奖评审团表示 , 现年55岁的Bertozzi女士在斯坦福大学工作 , 她将点击化学提升到了一个新的水平 。

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