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清华大学青年化学家戈钧的“美丽发现”

(新时代奋斗者·图文互动)(1)“美丽发现”之路——记青年化学家戈钧
戈钧的资料照片。新华社发
戈钧,青年化学家,以其非凡的想象与探索,创造性地找到了提高细胞外酶的活性和稳定性的新方法,其研究成果将有力地促进生物催化和医学检测等领域的发展。
不久前,经多位国际顶级专家评审,戈钧成为清华大学化工系的长聘副教授。
 “美丽的发现”:或能改变世界
6年前,29岁的美国斯坦福大学博士后戈钧,产生了一个大胆的设想,并付诸实施:选择一种酶,加入铜离子,混合后放入水溶液中。
几天后,戈钧发现,试验瓶底部有些异样沉淀物。在电镜下仔细观察后,他惊呆了:一朵朵灰白色的“牡丹”盛开,在微观世界里显得无比美丽。
戈钧立刻将这个“美丽的发现”告诉导师理查德·杰尔教授。杰尔教授十分兴奋:“你可能发现了一种物质存在的新形式。”
(新时代奋斗者·图文互动)(3)“美丽发现”之路——记青年化学家戈钧
这是戈钧在电镜下发现的“牡丹”,实际上是无机晶体材料和酶的复合物(资料图片)。新华社发
经过多次实验,戈钧发现,通过无机晶体的限域包埋,这些穿上了坚硬“外衣”的酶,稳定性比之前得到显著提高,一些酶甚至获得了比之前更好的活性。
酶是生物体代谢中各种生化反应的催化剂,是生命的重要基础,但却十分娇气,稳定性比较差,一旦离开生命体细胞微环境,极易失活。在无细胞的人工环境下如何让酶稳定发挥作用,是困扰科学家多年的课题。
戈钧将这个发现发表在《自然·纳米技术》期刊上,引起国际研究者广泛关注。麻省理工学院主办的《技术评论》杂志公布2015年度35岁以下“世界杰出青年创新家”获奖名单,戈钧入选。
专家认为,戈钧的研究向世界展示了如何采用简便但有效的方法稳定酶分子,为酶催化剂在未来的医药化学品制备和医学检测等方面的应用提供了新途径,他的发现或能改变世界。
探索不止:为酶寻找“铠甲”
人类对于酶的研究,历时一个多世纪。
1897年,德国化学家爱德华·比希纳发现无细胞发酵,由此开创了体外酶催化的研究。
(新时代奋斗者·图文互动)(2)“美丽发现”之路——记青年化学家戈钧
戈钧在清华大学化工系实验室(资料照片)。新华社发
酶催化经百余年发展,广泛应用于食品、饲料、制药、医疗、纺织、日用品等行业中。但是,人类对酶的研究远远不够。
比如,酶在细胞环境中能很好发挥作用,可一旦离开细胞就容易失活。如何采用化学方法模拟细胞的结构与微环境,提高人工环境中酶的稳定性?
“源于自然,高于自然。”戈钧说,在电镜下发现的“牡丹”,实际上是无机晶体材料和酶的复合物,“形象地说,就是给酶分子穿上衣服或铠甲,这样就可以抵抗外界不利的环境,如高温、有机溶剂等导致天然酶失活的因素,使其稳定性得到提高。”
回国5年来,戈钧带领着学生们,孜孜不倦地从事着无机晶体包埋酶的研究。
“他比学生还勤奋,只要不出差,通常早上7点多就会来到实验室,直到晚上10点左右才离开,天天如此。”博士生吴晓玲说。
“我的发现只是提供一种可行的新方法,仍不能包治百病,所以研究还得继续,期望进一步拓展和应用。”戈钧表示。
科研“任逍遥”:灵感与积累同样重要
“科学需要天马行空的想象。”戈钧常常告诉弟子,做前沿科学探索,要尝试从不同角度、在更大视野下去创造性思考问题。
“设想要大胆且创新,求证要缜密且严谨。”硕士生张原宇说,戈钧总是鼓励学生将两个看似毫无关联的东西结合到一起进行研究。
“脑洞再开大一点,天马行空地去想。”博士生黎晓阳说,“他总是强调,灵感与长期的积累同样重要。”
年仅35岁的戈钧,已是酶催化领域有国际影响的知名科学家,也是国家优秀青年科学基金获得者。但是,仍探索不止,攻坚不懈。
清华大学化学工程系领导和同事认为,戈钧性格温和,不事张扬;心无旁骛,扎实敬业,是新时代归国知识青年的典型代表。

 

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