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【院士风采】卓仁禧:不断开拓科研新领域
来源:        作者:记者 冯林        发布时间:2012-10-26 16:59:53        点击次数:

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6月的一天,细雨阴沉,但中国科学院院士卓仁禧的心情却十分晴朗。国内外传来的高分子化学领域的最新进展带着清新的气息,仿佛一场凉爽的夏雨即将来临;学院不断出现引人注目的教学科研成果;受他培养以及受他影响的新秀在国内外竞出……

看到自己自幼就有的科学强国之梦和35年之前绘制的生物医用高分子化学发展蓝图一一变成现实,望着自己办公室外日益优雅洁净的大学校园,卓仁禧的脸上露出欣慰的笑容。

 

从鼓浪屿走出,立志做国家之急需

鼓浪屿小岛上有一座深蓝色的大屋,青砖筑墙,斜坡屋顶,在大海蓝天的映衬下显得内敛庄重,一如代代相传的卓家家风。

这是卓仁禧的出生地。

卓仁禧出生在一个成功的商人家庭,他在鼓浪屿的万国文化中度过了童年。许多知情者对鼓浪屿的这个家族怀有敬意:不只是因为其家世显赫、曾经家财万贯,而是因为其家风俭朴,人才辈出,不少人成就卓越,且是各自工作领域的精英。

1953年,卓仁禧从上海复旦大学毕业,分配到武汉大学工作。由于国家经济建设急需人才,于是1957年卓仁禧被选派往天津南开大学,跟前苏联专家学习元素有机化学。学习期间,在专家的指导下进行有机硅化学的研究。由于他勤奋学习、刻苦钻研,两年后取得了优异的研究成果,且在我国著名期刊《化学学报》上发表了论文,在科学研究领域崭露头角。回校后不久,他就在教学和科研上做出了一系列创新性成果。

 

光学玻璃防雾剂,斩获国家大奖

1972年,中国人民解放军总后勤部根据国防需要,并考虑到武汉大学化学系在元素有机化学具有较好的研究工作基础,派人到武汉大学,提出共同合作研制光学玻璃防雾剂。在这之前,总后勤部已经组织研究了光学玻璃的防雾,但没有解决问题。

他们找到了卓仁禧,将这个难题摆在了他面前。据说,卓仁禧当时“略一沉思便接受了这项任务”。教研室首先组建了卓仁禧领导的研究小组,到全国有关研制单位调查研究,寻找别人没有成功的原因。

经过调研和思考,卓仁禧等得出初步结论:光学玻璃出现雾点影响透明度,可以认为是玻璃在水的存在下被腐蚀的现象。“如果在玻璃表面能有一层很薄的、透明的疏水膜,可能会达到防雾效果。”他由这样的构思提出了防雾剂的分子设计,当时的研制组军方成员甑广全回忆起那个过程时,记忆犹新。

随后,他们开始设计并合成一种有机硅化合物,用于光学玻璃的表面处理。通过严密的逻辑推理和反复试验后,防雾剂研制小组成功地达到了光学玻璃防雾的目的,并很快应用于多种光学玻璃器件。

19769月,毛泽东主席逝世。为了使存放毛主席遗体的水晶棺保持长期晶莹透明,有关方面又找到了他,要求提供水晶棺的防雾剂。在卓仁禧领导下,高分子教研室的许多老师共同协作研制并顺利完成任务。

这项创新性研究成果,获得了1978年全国科学大会奖和1983年的国家科技发明奖。

 

彩色录像磁带粘合剂和助剂,提高电视播放质量

20世纪70年代中期,电视技术在中国还不很成熟,用于电视广播的录像磁带,偶尔会使屏幕上出现像流星一样的点,影响播放质量。这是一个关乎中国电视产业和影视文化形象的事情。武汉市一个生产录像磁带的厂家派人来到武汉大学,请学校派专家到厂参与彩色录像磁带粘合剂和助剂的研制。

这一重任又落在能战、而且是能胜战的化学家卓仁禧身上。卓仁禧与两位同事来到工厂,仔细了解各生产环节和使用的原材料,他们发现工厂所用的二元共聚物黏结性能不好。应该将二元共聚物进一步部分水解,变成略带亲水性的三元共聚物。同时,他们建议加入一种有机硅化合物作为助剂,以增强无机磁粉和三元共聚物黏结,并能在涤纶带基上均匀涂布。

厂方采纳此方案后,点奇迹般地从电视屏幕上消失了。这是一个惠及千家万户的研究成果,另一方面,他们也解决了计算机磁带漏码问题。这个与工厂合作的研究项目,也获得1978年全国科学大会奖。

 

生物医用材料研究,新领域取得新成果

1970年,武汉大学化学系高分子化学与物理专业开始招生,但研究方向尚未确定。在这时候,卓仁禧开始思考教研室和自己的科学研究方向。考虑到国内外高分子学科研究概况、发展趋势以及国家需求,卓仁禧认为生物医用高分子是高分子学科一个重要的科研新方向,对今后医学理论和技术的进步能起到重要的支撑和促进作用。1979年初,卓仁禧和几位同事合作,将科研方向转到生物医用高分子材料这一新领域。

1981年,卓仁禧应邀去法国参加IUPAC高分子学术会议,在会上报告了他们在生物医用高分子方面的研究成果。1982年,应日本学术振兴学会邀请,去东京大学、早稻田大学和大阪大学等著名大学作生物医用高分子的研究报告和学术交流。1983年,卓仁禧去美国耶鲁大学做访问学者,从事生物活性化合物的研究。迄今他已发表有关论文640多篇。

20世纪90年代,磁共振成像(MRI)已成为一种重要的医学诊断技术。我国不少大医院相继引进磁共振成像设备,并进口用于提高诊断准确性的造影剂。但这种MRI造影剂,价格很高,每支20毫升针剂售价2000元,对病人是个沉重的负担。科学家的良心使卓仁禧不能视而不见,他们很快就合成了与进口商品相同的钆造影剂,成本仅几十元。研究组还进一步合成了含DOTA配体、氨基酸配体、高分子配体和器官靶向性的新型钆配合物,并测试了其物理化学和生物医学性能。这项研究荣获1996年度中国化学会高分子化学创新论文奖。卓仁禧的博后、现任教于美国凯斯西储(Case Western Reserve)大学的吕正荣教授,仍在继续从事这方面的研究。

在药物控制释放高分子材料的研究中,卓仁禧等系统开展了脂肪族聚酯、聚磷酸酯、聚氨基酸等高分子的设计、合成、表征和药物控释性能的研究,也取得了创新性的重大成果,并先后获得19911999年两个国家自然科学奖——《以 5-氟尿嘧啶为中心链节的生物活性高分子》(1991),《若干生物医用高分子的研究》(1999)。由于卓仁禧等在这个新领域取得了丰硕成果,1993年生物医用高分子材料教育部重点实验室在武汉大学成立。卓仁禧理所当然地成为该实验室第一届主任。

上世纪90年代以来,国际上兴起一个热门研究课题——基因治疗。这一新治疗方法的基本原理是将健康的基因或治疗基因,通过载体传递到细胞或细胞核去改造或取代疾病(变异)的基因,从而达到治疗一些难治疾病的目的,如癌症、艾滋病、先天遗传疾病等。另一种是将小干扰核糖核酸(siRNA)运载到细胞质中去干扰信使RNAmRNA)的转录,阻断患病基因的表达(也称为基因沉默)。因此,载体的研究是发展基因治疗的关键课题。在21世纪以前,多数的研究是采用病毒作为基因载体。虽然病毒载体的转染效率高,但是病毒的毒性也很高,所以限制了其临床应用。

卓仁禧研究组从90年代中期开始基因治疗化学载体的研究,并取得出色的成果,先后合成了多种新型基因载体,包括肿瘤细胞靶向性载体,并用细胞和小鼠测试了它们的毒性和转染效率,期望能够得到低毒高效的基因治疗化学载体并用于临床。这项研究获2006年湖北省自然科学奖。

20121017日《科技日报》的国际新闻报道了卓仁禧的博士生、现在美国约翰霍普金斯(Johns Hopkins)大学做研究的毛海泉副教授,在纳米基因载体的研究中取得重大突破。他发现蠕虫状纳米粒子在肝细胞中的基因表达要比球型纳米粒子高出1680倍;比平均长度130nm的棒状纳米粒子高出120多倍。

(编辑:陈丽霞)

 

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