諾貝爾化學(xué)獎曝“冷門”：醫(yī)療機(jī)器人和模擬生命前景可期

　　“上海制造”的分子機(jī)器

　　值得一提的是，此次獲得諾貝爾化學(xué)獎的三位教授中的兩位與中國都有很深的淵源。例如上海華東理工大學(xué)在“分子機(jī)器”領(lǐng)域就擁有一支國際領(lǐng)先的科研團(tuán)隊。華理田禾院士團(tuán)隊與三個新晉諾獎得主在學(xué)術(shù)科研上有著密切的合作和交流。Stoddart教授先后于2005年和2007年兩次訪問華理，并受聘為華理名譽(yù)教授。Feringa教授也于2007年到訪過華理，并將于下個月應(yīng)邀來上海參加“2016光致變色國際研討會”，他同時還是華理化學(xué)學(xué)院副院長曲大輝教授在荷蘭博士后工作期間的合作導(dǎo)師。

　　華東理工大學(xué)的張雋佶博士向記者解釋道：“廣泛地講，分子機(jī)器的含義來自于自然界。就像生命體中的ATP酶一樣，它是天然的傳導(dǎo)和利用物質(zhì)和能量的裝置。而此次獲獎的人造分子機(jī)器，它是運用合成與化學(xué)修飾手段構(gòu)建的功能性分子或者化學(xué)體系。通常分子機(jī)器是基于合成及超分子組裝的功能性化學(xué)組分的集合，它的目的是模擬宏觀的機(jī)器工作模式，從微觀再現(xiàn)并產(chǎn)生作用?！?/p>

　　作為一個微型器件的化學(xué)基礎(chǔ)，分子或超分子必須能夠響應(yīng)某種外部的刺激信號(物理的或者化學(xué)刺激)，針對性地產(chǎn)生輸出信號或者做有用功，才是實現(xiàn)機(jī)器功能的基本要求。張雋佶表示：“與功能性化學(xué)體系(如分子開關(guān)、化學(xué)傳感器等)不同的是，分子機(jī)器在響應(yīng)的基礎(chǔ)上往往還要求能夠引起組分或者分子單元間的相對機(jī)械運動，并伴隨物質(zhì)與能量的流動產(chǎn)生特定的機(jī)器功能。”

　　張雋佶目前在華理田禾課題組工作，據(jù)他介紹，田禾院士在“分子機(jī)器的設(shè)計和合成”領(lǐng)域的研究成果也是諾獎級的。早在2004年，田禾院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊就設(shè)計出直徑比頭發(fā)絲還細(xì)的“分子梭”和“分子算盤”，進(jìn)而運用熒光來感知其運動軌跡，讓葡萄糖分子產(chǎn)生計算甚至是思維能力，從而在“模擬生命體，以幫助人類恢復(fù)體力或者修復(fù)受損記憶”的高峰研究領(lǐng)域跨進(jìn)了扎實的一步。

　　這臺“上海制造”的分子機(jī)器，用通俗的語言來解釋，就像是在一根木棍上穿一個無底的水桶，在某種外力的作用下，水桶得以左右滑動。當(dāng)然，這是將它放大10億倍的效果。透過熒光光譜儀，才能感受它的難度系數(shù)：“木棍”由偶氮或苯乙烯分子制成，“水桶”的材質(zhì)則是由6-7個葡萄糖分子“手牽手”組成的環(huán)糊精分子，桶口直徑僅為0.6納米。田禾院士等運用光驅(qū)動，讓“水桶”在紫外光的照射下獲得動能，或左或右地在“棍子”上來回穿梭運動，一個微型“分子梭”由此誕生?！澳竟?水桶”的組合與算盤頗為相似，在田禾院士等的“調(diào)教”下，“分子梭”學(xué)會了“加2”或“減2”的簡單算術(shù)，成為具有原始計算功能的“分子算盤”。

　　據(jù)田禾院士介紹，一旦“分子算盤”發(fā)展成熟，電腦就可升級為容量更大、算得更快的“分子腦”，從而擺脫“摩爾定律”的極限束縛。目前，這臺“上海制造”的分子機(jī)器已躋身國際先進(jìn)行列，而其獨創(chuàng)的熒光檢測法更是成為各國科學(xué)家普遍采用的表征方式。

　　正如美國化學(xué)學(xué)會DonnaNelson教授所說的：“全世界對于諾貝爾獎的關(guān)注度是極高的，諾貝爾獎也會影響科學(xué)界未來的研究方向，會讓分子機(jī)器領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，越來越多的研究人員會涌向這一領(lǐng)域，吸引更多資金投入進(jìn)來。所以應(yīng)用應(yīng)該會快于預(yù)期。”