
6月的一天,細(xì)雨陰沉,但中國科學(xué)院院士卓仁禧的心情卻十分晴朗。國內(nèi)外傳來的高分子化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展帶著清新的氣息,仿佛一場涼爽的夏雨即將來臨;學(xué)院不斷出現(xiàn)引人注目的教學(xué)科研成果;受他培養(yǎng)以及受他影響的新秀在國內(nèi)外競出……
看到自己自幼就有的科學(xué)強(qiáng)國之夢和35年之前繪制的生物醫(yī)用高分子化學(xué)發(fā)展藍(lán)圖一一變成現(xiàn)實(shí),望著自己辦公室外日益優(yōu)雅潔凈的大學(xué)校園,卓仁禧的臉上露出欣慰的笑容。
從鼓浪嶼走出,立志做國家之急需
鼓浪嶼小島上有一座深藍(lán)色的大屋,青磚筑墻,斜坡屋頂,在大海藍(lán)天的映襯下顯得內(nèi)斂莊重,一如代代相傳的卓家家風(fēng)。
這是卓仁禧的出生地。
卓仁禧出生在一個成功的商人家庭,他在鼓浪嶼的萬國文化中度過了童年。許多知情者對鼓浪嶼的這個家族懷有敬意:不只是因為其家世顯赫、曾經(jīng)家財萬貫,而是因為其家風(fēng)儉樸,人才輩出,不少人成就卓越,且是各自工作領(lǐng)域的精英。
1953年,卓仁禧從上海復(fù)旦大學(xué)畢業(yè),分配到武漢大學(xué)工作。由于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需人才,于是1957年卓仁禧被選派往天津南開大學(xué),跟前蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)元素有機(jī)化學(xué)。學(xué)習(xí)期間,在專家的指導(dǎo)下進(jìn)行有機(jī)硅化學(xué)的研究。由于他勤奮學(xué)習(xí)、刻苦鉆研,兩年后取得了優(yōu)異的研究成果,且在我國著名期刊《化學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了論文,在科學(xué)研究領(lǐng)域嶄露頭角?;匦:蟛痪?,他就在教學(xué)和科研上做出了一系列創(chuàng)新性成果。
光學(xué)玻璃防霧劑,斬獲國家大獎
1972年,中國人民解放軍總后勤部根據(jù)國防需要,并考慮到武漢大學(xué)化學(xué)系在元素有機(jī)化學(xué)具有較好的研究工作基礎(chǔ),派人到武漢大學(xué),提出共同合作研制光學(xué)玻璃防霧劑。在這之前,總后勤部已經(jīng)組織研究了光學(xué)玻璃的防霧,但沒有解決問題。
他們找到了卓仁禧,將這個難題擺在了他面前。據(jù)說,卓仁禧當(dāng)時“略一沉思便接受了這項任務(wù)”。教研室首先組建了卓仁禧領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,到全國有關(guān)研制單位調(diào)查研究,尋找別人沒有成功的原因。
經(jīng)過調(diào)研和思考,卓仁禧等得出初步結(jié)論:光學(xué)玻璃出現(xiàn)霧點(diǎn)影響透明度,可以認(rèn)為是玻璃在水的存在下被腐蝕的現(xiàn)象?!叭绻诓AП砻婺苡幸粚雍鼙〉?、透明的疏水膜,可能會達(dá)到防霧效果?!彼蛇@樣的構(gòu)思提出了防霧劑的分子設(shè)計,當(dāng)時的研制組軍方成員甑廣全回憶起那個過程時,記憶猶新。
隨后,他們開始設(shè)計并合成一種有機(jī)硅化合物,用于光學(xué)玻璃的表面處理。通過嚴(yán)密的邏輯推理和反復(fù)試驗后,防霧劑研制小組成功地達(dá)到了光學(xué)玻璃防霧的目的,并很快應(yīng)用于多種光學(xué)玻璃器件。
1976年9月,毛澤東主席逝世。為了使存放毛主席遺體的水晶棺保持長期晶瑩透明,有關(guān)方面又找到了他,要求提供水晶棺的防霧劑。在卓仁禧領(lǐng)導(dǎo)下,高分子教研室的許多老師共同協(xié)作研制并順利完成任務(wù)。
這項創(chuàng)新性研究成果,獲得了1978年全國科學(xué)大會獎和1983年的國家科技發(fā)明獎。
彩色錄像磁帶粘合劑和助劑,提高電視播放質(zhì)量
20世紀(jì)70年代中期,電視技術(shù)在中國還不很成熟,用于電視廣播的錄像磁帶,偶爾會使屏幕上出現(xiàn)像流星一樣的“閃”點(diǎn),影響播放質(zhì)量。這是一個關(guān)乎中國電視產(chǎn)業(yè)和影視文化形象的事情。武漢市一個生產(chǎn)錄像磁帶的廠家派人來到武漢大學(xué),請學(xué)校派專家到廠參與彩色錄像磁帶粘合劑和助劑的研制。
這一重任又落在能戰(zhàn)、而且是能勝戰(zhàn)的化學(xué)家卓仁禧身上。卓仁禧與兩位同事來到工廠,仔細(xì)了解各生產(chǎn)環(huán)節(jié)和使用的原材料,他們發(fā)現(xiàn)工廠所用的二元共聚物黏結(jié)性能不好。應(yīng)該將二元共聚物進(jìn)一步部分水解,變成略帶親水性的三元共聚物。同時,他們建議加入一種有機(jī)硅化合物作為助劑,以增強(qiáng)無機(jī)磁粉和三元共聚物黏結(jié),并能在滌綸帶基上均勻涂布。
廠方采納此方案后,“閃”點(diǎn)奇跡般地從電視屏幕上消失了。這是一個惠及千家萬戶的研究成果,另一方面,他們也解決了計算機(jī)磁帶漏碼問題。這個與工廠合作的研究項目,也獲得1978年全國科學(xué)大會獎。
生物醫(yī)用材料研究,新領(lǐng)域取得新成果
1970年,武漢大學(xué)化學(xué)系高分子化學(xué)與物理專業(yè)開始招生,但研究方向尚未確定。在這時候,卓仁禧開始思考教研室和自己的科學(xué)研究方向??紤]到國內(nèi)外高分子學(xué)科研究概況、發(fā)展趨勢以及國家需求,卓仁禧認(rèn)為生物醫(yī)用高分子是高分子學(xué)科一個重要的科研新方向,對今后醫(yī)學(xué)理論和技術(shù)的進(jìn)步能起到重要的支撐和促進(jìn)作用。1979年初,卓仁禧和幾位同事合作,將科研方向轉(zhuǎn)到生物醫(yī)用高分子材料這一新領(lǐng)域。
1981年,卓仁禧應(yīng)邀去法國參加IUPAC高分子學(xué)術(shù)會議,在會上報告了他們在生物醫(yī)用高分子方面的研究成果。1982年,應(yīng)日本學(xué)術(shù)振興學(xué)會邀請,去東京大學(xué)、早稻田大學(xué)和大阪大學(xué)等著名大學(xué)作生物醫(yī)用高分子的研究報告和學(xué)術(shù)交流。1983年,卓仁禧去美國耶魯大學(xué)做訪問學(xué)者,從事生物活性化合物的研究。迄今他已發(fā)表有關(guān)論文640多篇。
20世紀(jì)90年代,磁共振成像(MRI)已成為一種重要的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)。我國不少大醫(yī)院相繼引進(jìn)磁共振成像設(shè)備,并進(jìn)口用于提高診斷準(zhǔn)確性的造影劑。但這種MRI造影劑,價格很高,每支20毫升針劑售價2000元,對病人是個沉重的負(fù)擔(dān)??茖W(xué)家的良心使卓仁禧不能視而不見,他們很快就合成了與進(jìn)口商品相同的釓造影劑,成本僅幾十元。研究組還進(jìn)一步合成了含DOTA配體、氨基酸配體、高分子配體和器官靶向性的新型釓配合物,并測試了其物理化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)性能。這項研究榮獲1996年度中國化學(xué)會高分子化學(xué)創(chuàng)新論文獎。卓仁禧的博后、現(xiàn)任教于美國凱斯西儲(Case Western Reserve)大學(xué)的呂正榮教授,仍在繼續(xù)從事這方面的研究。
在藥物控制釋放高分子材料的研究中,卓仁禧等系統(tǒng)開展了脂肪族聚酯、聚磷酸酯、聚氨基酸等高分子的設(shè)計、合成、表征和藥物控釋性能的研究,也取得了創(chuàng)新性的重大成果,并先后獲得1991和1999年兩個國家自然科學(xué)獎——《以 5-氟尿嘧啶為中心鏈節(jié)的生物活性高分子》(1991),《若干生物醫(yī)用高分子的研究》(1999)。由于卓仁禧等在這個新領(lǐng)域取得了豐碩成果,1993年生物醫(yī)用高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗室在武漢大學(xué)成立。卓仁禧理所當(dāng)然地成為該實(shí)驗室第一屆主任。
上世紀(jì)90年代以來,國際上興起一個熱門研究課題——基因治療。這一新治療方法的基本原理是將健康的基因或治療基因,通過載體傳遞到細(xì)胞或細(xì)胞核去改造或取代疾?。ㄗ儺悾┑幕?,從而達(dá)到治療一些難治疾病的目的,如癌癥、艾滋病、先天遺傳疾病等。另一種是將小干擾核糖核酸(siRNA)運(yùn)載到細(xì)胞質(zhì)中去干擾信使RNA(mRNA)的轉(zhuǎn)錄,阻斷患病基因的表達(dá)(也稱為基因沉默)。因此,載體的研究是發(fā)展基因治療的關(guān)鍵課題。在21世紀(jì)以前,多數(shù)的研究是采用病毒作為基因載體。雖然病毒載體的轉(zhuǎn)染效率高,但是病毒的毒性也很高,所以限制了其臨床應(yīng)用。
卓仁禧研究組從90年代中期開始基因治療化學(xué)載體的研究,并取得出色的成果,先后合成了多種新型基因載體,包括腫瘤細(xì)胞靶向性載體,并用細(xì)胞和小鼠測試了它們的毒性和轉(zhuǎn)染效率,期望能夠得到低毒高效的基因治療化學(xué)載體并用于臨床。這項研究獲2006年湖北省自然科學(xué)獎。
2012年10月17日《科技日報》的國際新聞報道了卓仁禧的博士生、現(xiàn)在美國約翰霍普金斯(Johns Hopkins)大學(xué)做研究的毛海泉副教授,在納米基因載體的研究中取得重大突破。他發(fā)現(xiàn)蠕蟲狀納米粒子在肝細(xì)胞中的基因表達(dá)要比球型納米粒子高出1680倍;比平均長度130nm的棒狀納米粒子高出120多倍。