瑞典*科學(xué)院5日宣布，將2016年諾貝爾化學(xué)獎授予Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa這三位科學(xué)家，以表彰他們在分子機器設(shè)計與合成領(lǐng)域的貢獻。
這三位獲獎?wù)哳^上的光環(huán)十分奪目，Jean-Pierre Sauvage是法國科學(xué)院院士，目前為法國斯*堡大學(xué)榮譽退休教授，及法國國家科研中心名譽研究主任；J. Fraser Stoddart是美國科學(xué)院院士、美國文理科學(xué)院院士、英國*化學(xué)會榮譽會士，目前為美國西北大學(xué)化學(xué)教授；Bernard L. Feringa是荷蘭*科學(xué)院院士，也是美國文理科學(xué)院外籍院士，目前為荷蘭格羅寧根大學(xué)有機化學(xué)教授。
同時其中兩位科學(xué)家與中國頗有淵源：Stoddart教授前年受聘為天津大學(xué)藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院特聘教授，他在天津大學(xué)已面向?qū)W院本碩博學(xué)生開設(shè)課程，2015年1月其課題組還成功引進兩名青年科學(xué)家，目前實驗室已正式投入使用，其科研團隊已經(jīng)開展研究工作。
Sauvage教授同樣也是武漢科技大學(xué)的客座教授，他在得知得獎后說：“我得過很多獎，但諾貝爾獎非常特別。它代表著zui高榮譽，多數(shù)科學(xué)家甚至連做夢都不敢夢到獲此殊榮。”
這兩位學(xué)者的實驗室也都有很多中國留學(xué)生，他們?yōu)橹袊囵B(yǎng)了不少人才。華東理工大學(xué)、吉林大學(xué)、武漢大學(xué)、浙江大學(xué)和中國科學(xué)院等，都有他們的學(xué)生在開展科研。
什么是分子機器
1983年，Sauvage邁出了構(gòu)建分子機器的*步，他將兩個環(huán)狀分子套在一起，形成穩(wěn)定的互穿超分子結(jié)構(gòu)，并將其命名為索烴。1991年，Stoddart則成功制備了一類輪烷，其中一個分子為鏈型結(jié)構(gòu)，一個分子為環(huán)，環(huán)分子套在線性分子上，并可以往返運動。在此基礎(chǔ)上，他為分子機器設(shè)計出了一系列“衍生品”：分子起重機、分子肌肉和分子芯片等。Feringa則是發(fā)展分子馬達的*人。1999年，他制作了一個分子轉(zhuǎn)子葉片，能夠持續(xù)朝一個方向旋轉(zhuǎn)。利用分子馬達，他成功讓一個玻璃圓筒開始旋轉(zhuǎn)———這個圓筒可比馬達本身大上1萬倍。此外，他還設(shè)計了一輛納米小車。
這三位獲獎?wù)叽蚱屏朔肿酉到y(tǒng)的平衡局面，為其注入能量，從而使分子的運動具有可控性。從歷史發(fā)展來看，分子馬達和19世紀30年代的電動機何其相似，當(dāng)時科學(xué)家們展示了各種各樣的旋轉(zhuǎn)曲柄和輪子，卻沒意識到這些東西將導(dǎo)致電車、洗衣機、風(fēng)扇以及食品加工機的產(chǎn)生。今天，分子機器很有可能在新材料、傳感器以及儲能系統(tǒng)的研發(fā)中得到應(yīng)用。
分子機器與生物學(xué)
分子機器在生物學(xué)領(lǐng)域有許多應(yīng)用，其名稱也可以稱為生物納米機器，構(gòu)件主要是蛋白質(zhì)等生物分子，具有小尺寸、多樣性、自適應(yīng)、僅依靠化學(xué)能或者熱能驅(qū)動、分子調(diào)劑等其它人造機器*的性能，對促進生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)以及仿生學(xué)具有重要意義。
從分子機器人能夠在生物體內(nèi)自動生成來設(shè)想，其zui初的應(yīng)用似乎應(yīng)是以醫(yī)療等領(lǐng)域為中心。比如針對病毒的分子機器人，也許可以通過研發(fā)分子鉗予以實現(xiàn)。加工分子鉗前端的部件，使它只能與特定的病毒相結(jié)合。而且，可以利用分子鉗那樣的分子機器人，向癌腫部位集中送達藥劑等。
隨著生物技術(shù)水準的迅速進步，這樣的生物技術(shù)藥物可能會很快地代替現(xiàn)有藥物，為人類創(chuàng)造更好的福祉，可是這些構(gòu)建出來的融合蛋白還遠遠未能表達出人們所企求的結(jié)構(gòu)和功能水準——人工多結(jié)構(gòu)域“蛋白質(zhì)機器”所應(yīng)該具有的理想jingjie，充其量它們只能算作是蛋白質(zhì)分子機器的一個雛形。
1966年美國影片F(xiàn)antastic Voyage講述了一個潛水艇艦隊如何微縮并注入到一個科學(xué)家的體內(nèi)，為他進行血管手術(shù)從而拯救了他的生命。50年后的今天，人們雖然仍然未將科幻片變成現(xiàn)實，但是不少科學(xué)家們還在為之努力?？茖W(xué)家們希望有一天能將化療藥物直接運輸?shù)饺梭w需要的部位，殺死腫瘤細胞，并且不傷害好的細胞。然而這個證明的過程是漫長的。