一名孜孜不倦的青年化學家,用天馬行空的想象,找到人類研究酶的一條新通道。

不久前,經(jīng)多位國際頂級專家評審,戈鈞成為清華大學化工系的長聘副教授。專家認為,他創(chuàng)造性地找到提高細胞外酶的活性和穩(wěn)定性的新方法,其研究成果將有力地促進生物催化和醫(yī)學檢測等領域的發(fā)展。

“美麗的發(fā)現(xiàn)”或能改變世界

奮斗要從6年前說起。時年29歲的美國斯坦福大學博士后戈鈞,突然產(chǎn)生了一個大膽的設想。

他到實驗室將這個設想進行了實施:選擇一種酶,加入銅離子,混合后放入水溶液中。

幾天后,戈鈞拿起試驗瓶子,仔細端詳,發(fā)現(xiàn)瓶子底部有一些異樣沉淀物,便決定將它們拿到電鏡下仔細觀察。

在電鏡下,戈鈞驚呆了:一朵朵灰白色的“牡丹花”有序而鮮艷地盛開,在微觀世界,顯得無比壯麗。

戈鈞立刻將這個“美麗的發(fā)現(xiàn)”告訴自己的導師理查德·杰爾教授。杰爾教授十分興奮,他告訴戈鈞:“你可能發(fā)現(xiàn)了一種物質(zhì)存在的新形式?！?/p>

在導師的鼓勵下,戈鈞沒有放過這個偶然發(fā)現(xiàn)。多次實驗后,戈鈞發(fā)現(xiàn),通過無機晶體的限域包埋,這些穿上了堅硬外衣的酶,穩(wěn)定性比之前得到了顯著提高,一些酶甚至獲得了比之前更好的活性。

酶是生物體代謝中各種生化反應的催化劑,是生命的重要基礎,但她卻十分嬌氣,穩(wěn)定性比較差。一旦離開生命體細胞微環(huán)境,極易失活。在無細胞的人工環(huán)境下,如何讓酶穩(wěn)定發(fā)揮作用?這個問題困擾科學家多年。

戈鈞將他的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然·納米技術》期刊上,迅速引起國內(nèi)外研究者的廣泛關注。美國麻省理工學院主辦的《技術評論》雜志公布2015年度35歲以下“世界杰出青年創(chuàng)新家”獲獎名單,清華大學化工系副教授戈鈞入選。

專家認為,戈鈞的研究向世界展示了如何采用簡便但有效的方法穩(wěn)定酶分子,為酶催化劑在未來的醫(yī)藥化學品制備和醫(yī)學檢測等方面的應用提供了新途徑,他的發(fā)現(xiàn)或能改變世界。

博士后研究一結(jié)束,戈鈞就帶著懷孕的妻子回到了祖國。有人說,他完全可以等孩子出生再回國。可戈鈞覺得:“孩子生在中國挺好。國內(nèi)很多大學的科研條件早已超過了國外,無須眷戀?！?/p>

歷經(jīng)百年的科研:為嬌氣的酶尋找合適的鎧甲

酶與人的生命及人類的生活息息相關。

“當你一說一動時,身體中都會有無數(shù)酶分子在催化著生化反應?！备赈x說,“在生活中,即使你不了解酶,但應該聽說過加酶洗衣粉,也知道身體因缺少某種酶而喝酒臉紅?！?/p>

人類對于酶的研究,已歷時一個多世紀。

1897年,德國化學家愛德華·比希納發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵,由此開創(chuàng)了體外酶催化的研究,他于1907年獲諾貝爾化學獎。

酶催化經(jīng)百余年發(fā)展,在工業(yè)領域發(fā)揮著重要作用。據(jù)不完全統(tǒng)計,迄今已有超過4000種酶得到分離鑒定,幾百種酶被應用于食品、飼料、制藥、醫(yī)療、紡織、日用品等行業(yè)中。

盡管如此,人類對于酶的研究還遠沒有窮盡。

為什么酶在細胞環(huán)境中能很好發(fā)揮作用,一旦離開細胞,就容易失活?如何采用化學方法去模擬細胞的結(jié)構(gòu)與微環(huán)境,提高人工環(huán)境中酶的穩(wěn)定性?

“源于自然,高于自然?！备赈x說,在電鏡下發(fā)現(xiàn)的“花”,實際上是無機晶體材料和酶的復合物?！靶蜗蟮卣f,就是給酶分子穿上衣服或鎧甲,這樣就可以抵抗外界不利的環(huán)境,如高溫、有機溶劑等導致天然酶失活的因素,使其穩(wěn)定性得到提高。”

回國5年來,戈鈞帶領著學生們,孜孜不倦地從事著無機晶體包埋酶的研究。

“他比學生還勤奮。”博士生吳曉玲說,“只要不出差,他通常早上7點多就會來到實驗室,直到晚上10點左右才離開,天天如此?！?/p>

“我的發(fā)現(xiàn)只是提供一種可行的新方法,仍不能包治百病,所以研究還得繼續(xù),期望進一步拓展和應用?！备赈x說。

科學需要天馬行空的想象

“科學需要天馬行空的想象?！备赈x常常告訴弟子,做前沿科學探索,要嘗試從不同角度、在更大視野下去創(chuàng)造性思考問題。

“設想要大膽且創(chuàng)新,求證要縝密且嚴謹。”碩士生張原宇說,他總是鼓勵學生將兩個看似毫無關聯(lián)的東西結(jié)合到一起,如將酶催化與感光材料結(jié)合起來研究。

“腦洞再開大一點,天馬行空地去想。”博士生黎曉陽說,“他總是強調(diào),一時的靈感與長期的積累同樣重要,不要輕易放過一些意外細節(jié),那往往是重要的新發(fā)現(xiàn)?！?/p>

年僅35歲的戈鈞,已是酶催化領域有國際影響的知名科學家,也是國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者。

“性格溫和,不張揚,但在國際學術舞臺卻十分自信?！鼻迦A大學化學工程系黨委副書記王亭杰教授說,戈鈞心無旁騖,扎實敬業(yè),是新時代歸國知識青年的典型代表,“現(xiàn)在有這樣一批年輕人,他們胸懷理想,有抱負,即使國外條件再好,也一門心思想著回國。在他們的骨子里,回國更能做成事,做大事?！?記者:陳芳 劉宏宇 董瑞豐)