唐??担何遗c化學(xué)的不解之緣

發(fā)布時(shí)間:2011-04-08來源:浙大新聞辦作者:唐睿康143459


    由于父母均是學(xué)化學(xué)出身,我選擇化學(xué)多少受到家庭的影響。準(zhǔn)確地說,我并不是因?yàn)橄矚g化學(xué)而走入化學(xué),卻是因?yàn)樽呷肓嘶瘜W(xué)而了解化學(xué)、進(jìn)而喜歡化學(xué)。年幼的我有一顆不想被約束的心,不希望自己要追隨著父輩的腳步被局限在化學(xué)世界中。但現(xiàn)實(shí)和理想往往截然不同,在“走入化學(xué)”的現(xiàn)實(shí)和“逃離化學(xué)”的夢想中我最終還是選擇了對現(xiàn)實(shí)的尊重或者說是妥協(xié),因此我是帶著一絲悲壯選擇化學(xué)作為自己的專業(yè)方向。但很幸運(yùn)的是,我在一所好大學(xué)里遇到了很多好老師,他們將有點(diǎn)自以為是但事實(shí)上又是無知的我引入到化學(xué)這個(gè)奇妙的世界中。
    
    學(xué)過化學(xué)和了解化學(xué)是兩個(gè)完全不同的概念。我在中學(xué)期間就系統(tǒng)地學(xué)完了大學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容,對化學(xué)多少有些“審美疲勞”。在南京大學(xué)就讀期間,老師根據(jù)我的實(shí)際情況讓我離開課堂進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室接觸科學(xué)研究。那時(shí)候的我才撥開了通往化學(xué)世界的一條小門縫,發(fā)現(xiàn)這并不是個(gè)“古老而狹隘”的房間,而是一片支撐人類發(fā)展的廣闊天空。我的科學(xué)研究是從表面活性劑起步的,但這個(gè)方向是硬性分配的,更是違背了自己在化學(xué)世界中僅僅那么一點(diǎn)的興趣愛好,因?yàn)橛星耙淮?ldquo;悲壯”的鋪墊,所以沒有多大波折我就服從并接受了安排。當(dāng)時(shí)我強(qiáng)烈地認(rèn)為這樣的化學(xué)研究過于平凡和簡單,更沒任何可以驚天地的偉大成就和科學(xué)價(jià)值。盡管心中帶著失望和不滿,但還是全力開展工作,因?yàn)椴还苁窃敢膺€是不愿意,這將是我今后要面對的路,但那時(shí)候的我根本沒有意識到我將會(huì)在這條路上一直走下去,而且是很高興地走著。
    
    隨著研究的開展,我逐漸意識到這么一個(gè)簡單和無聊的化學(xué)研究課題其實(shí)充滿了太多的神奇。表面活性劑不僅在日常生活和工業(yè)中有著十分重要的應(yīng)用,即便在被冷落的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域人們發(fā)現(xiàn)了在很多材料的制備過程中只要有加入少量的表面活性劑就可以改變所得到材料的結(jié)構(gòu)、形貌乃至性質(zhì)。正是這一點(diǎn)又將我引入到生物礦化這個(gè)新興學(xué)科領(lǐng)域中。生物礦化是研究生物體中貝殼、牙齒和骨骼等硬組織的形成過程,看起來這是十分復(fù)雜的生物過程,甚至從字面表觀上和化學(xué)沒有密切的聯(lián)系。但事實(shí)上,生物體能夠?qū)o機(jī)礦物變成生物功能材料的關(guān)鍵就是因?yàn)樗鼈兡軌蚝芎玫馗淖兒涂刂撇牧系慕Y(jié)構(gòu)、形貌從而讓簡單的非生命材料具有神奇的生命活性。生物體中的細(xì)胞也正是通過所分泌的有機(jī)基質(zhì)例如蛋白質(zhì)去調(diào)控生物無機(jī)材料形成過程,也就是和前面提到的化學(xué)研究中通過表面活性劑改變材料制備的現(xiàn)象十分接近。事實(shí)上,它們的基本化學(xué)原理幾乎完全一樣。而生物礦化的化學(xué)模型就是有機(jī)分子能對無機(jī)離子進(jìn)行識別并發(fā)生特異性的配位結(jié)合,當(dāng)這個(gè)識別失效的時(shí)候則會(huì)造成生物體內(nèi)無機(jī)反應(yīng)的失控,在醫(yī)學(xué)中表現(xiàn)為結(jié)石、血管鈣化和肌肉骨化等常見的病癥,所以這些生物醫(yī)學(xué)問題事實(shí)上和化學(xué)密切相關(guān)。
    
    通過了解生物礦化的化學(xué)原理,我們就能夠通過化學(xué)手段并結(jié)合生物醫(yī)學(xué)技術(shù)干預(yù)這些生命過程,實(shí)現(xiàn)組織的修復(fù)和疾病的治療,從而讓生活變得更加美好。例如,我們實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功演示了如何利用生物礦化中的化學(xué)原理實(shí)現(xiàn)牙齒的仿生修復(fù),還能提供更為優(yōu)良的骨修復(fù)材料,所發(fā)現(xiàn)的機(jī)理為骨質(zhì)疏松和病理性礦化疾病的防治提供理論支持和新的方法?;瘜W(xué)研究除了幫助人們更好了解自然界的同時(shí),另一個(gè)重要任務(wù)是為自然界創(chuàng)造新事物,又如我們實(shí)驗(yàn)室利用仿生礦化發(fā)展出細(xì)胞殼化新技術(shù)就是利用化學(xué)方法將材料和細(xì)胞像雞蛋一樣進(jìn)行復(fù)合,而這類的人工生命復(fù)合體可以為生物體系提供功能化保護(hù)。我們通過實(shí)驗(yàn)又展示了礦化后的細(xì)胞能在紫外輻射或高溫條件下繼續(xù)生存發(fā)育,這就為臭氧層空洞和全球氣溫變暖等條件下地球生命及生態(tài)的保護(hù)提供了應(yīng)對策略,具有十分重要的科學(xué)意義。而這些看似是屬于生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的精彩結(jié)果卻來自于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。盡管我們的工作已經(jīng)涉及到很多學(xué)科領(lǐng)域,包括了物理、材料、地學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等,但歸根結(jié)底還是圍繞著一個(gè)基礎(chǔ)的化學(xué)問題——如何讓有機(jī)調(diào)控?zé)o機(jī)結(jié)晶?這也就是為什么我們是依靠化學(xué)開展這項(xiàng)跨學(xué)科研究的原因。我們能夠成功的一個(gè)重要原因也正是堅(jiān)持以化學(xué)為核心,同時(shí)向其他學(xué)科輻射發(fā)展,也正體現(xiàn)了對科學(xué)研究規(guī)律的遵循上。這些年的經(jīng)歷讓我逐步成熟,從一名“逃離化學(xué)”的學(xué)生完成了到“深愛化學(xué)”的學(xué)者的自發(fā)轉(zhuǎn)變,即便是當(dāng)年化學(xué)中一個(gè)不經(jīng)意的小點(diǎn)卻正在切實(shí)改變著我們現(xiàn)在和未來的生活,我感到很幸運(yùn)的是能夠親身參與其中并體會(huì)快樂。這也生動(dòng)地告訴我,化學(xué)中的簡單事實(shí)上并不簡單,而很多復(fù)雜生命現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)卻是化學(xué)中的不復(fù)雜,兩者矛盾而又相互統(tǒng)一,也因此造就了化學(xué)的美麗。
    
    和我所從事的生物礦化領(lǐng)域很類似,當(dāng)前很多生物醫(yī)學(xué)的進(jìn)展都是建立在化學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上,事實(shí)上生物學(xué)和化學(xué)間的界限在現(xiàn)代科學(xué)中越來越模糊,使我們也分不清楚了。但總的來說,化學(xué)家更注重于分子層次上對基本科學(xué)原理的研究,是站在舞臺的幕后支持著生物等學(xué)科的發(fā)展。雖然沒有在舞臺上那么光鮮,卻提供著最根本也是最重要的原始創(chuàng)新動(dòng)力,事實(shí)上我們也很清楚,任何舞臺上演出成功的關(guān)鍵是在看不見的舞臺后。同樣的現(xiàn)象和關(guān)系在新材料、新能源和環(huán)境資源等學(xué)科興起和發(fā)展過程中正在不斷地、普遍地發(fā)生著。因此現(xiàn)代化學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)的整體發(fā)展相互交融,也就是我們常常說到的,21世紀(jì)化學(xué)作為一門中心科學(xué)將與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源和環(huán)境科學(xué)中相互滲透共同促進(jìn)發(fā)展,我們世界將因?yàn)榛瘜W(xué)的發(fā)展而變得更為精彩。
    
    (唐睿康)