世界上存在小到只有千分之一头发丝粗细的机器吗?答案就是刚刚助力三位科学家摘得2016年诺贝尔化学奖的分子机器。诺贝尔化学奖今年曝出“冷门”——颁给了属于“纯化学”范畴的“分子机器”。此前历年的诺贝尔化学奖都授予了交叉学科,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-Pierre Sauvage)教授、美国西北大学的詹姆斯·弗雷泽·斯图达(James Fraser Stoddart)爵士以及荷兰格罗宁根大学的伯纳德·费林加(Bernard Feringa)教授共同摘得了这一诺贝尔最重要的奖项。他们因在分子机器的设计和合成上的贡献而获奖。
“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,具有小尺寸、多样性、自适应、仅依靠化学能或者热能驱动、分子调剂等其它人造机器难以比拟的性能,对促进生物学的发现以及仿生学具有重要意义。
“分子机器”是在1959年作为纳米技术的概念被提出的。当时著名的物理学家理查德-费曼(Richard Feynman)就大胆预测,分子机器未来将会在纳米机器人手术和定位药物在人体内的输送方面起到关键作用。他说:“虽然这个想法听起来很疯狂,但是如果人们能够吞下一个外科医生,这样的手术会很有意思。”他描绘道,只要把这个外科医生放进人体的血液中,他就能够抵达心脏,并且查看哪里出了问题,然后他会拿出小刀,把不好的地方,比如肿瘤部位切除。
费曼的想法很快在一部科幻片中得到了体现。50年后的今天,人们虽然仍然未将科幻片变成现实,但是费曼的预言还在被很多人努力证实。科学家们希望有一天能将化疗药物直接运输到人体需要的部位,杀死肿瘤细胞,并且不伤害好的细胞。然而这个证明的过程是漫长的。就像这次获得诺贝尔化学奖之一的Fraser Stoddart说的:“这不是一夜之间就能发生的,需要很长时间和优秀人才的共同努力。”
尽管现如今的发现都还仅限于实验室展示,但是科研人员正在挖掘这一技术的潜力,并预测其有能力成为真正改变人们现实生活的应用。其中很重要的一个应用前景就在于分子机器人在生物体内的自动生成。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相结合,向肿瘤部位集中运输药物。
正如美国化学学会Donna Nelson教授所说的:“全世界对于诺贝尔奖的关注度是极高的,诺贝尔奖也会影响科学界未来的研究方向,会让分子机器领域蓬勃发展,越来越多的研究人员会涌向这一领域,吸引更多资金投入进来。所以应用应该会快于预期。”
分子领域目前还属于一块未被开垦,伴随着无限可能的处女地,分子机器可以搭载药物,进行药物的定点精确释放;它还可以成为微小的存储单元,进行高密度存储。此次诺贝尔奖的颁发,是对新概念的鼓励,也是对这一发展方向的认可。相信在这种极大助推之下,许多疑难杂症将会被分子机器人解决。
(环球医学编辑:王英泽 )
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