¿Cuáles son los contenidos del Premio Nobel de Ciencia en los últimos años?

"Hace dos días supusimos que ganarían el Premio Nobel de Química de este año", dijo Changjiang Yang Zhen, director del Instituto de Química de la Universidad de Pekín, a "Lookout News Weekly". ", " De hecho, creo que este es el mayor descubrimiento químico de la historia. El método que proporcionaron cambió directamente el pensamiento de la química tradicional y proporcionó un canal eficiente y rápido para la investigación química ", como colega, alrededor de 1995, utilizó esto. reactivos de síntesis premiados del año. He desarrollado un fármaco antitumoral que funciona muy bien, por lo que estoy muy agradecido a los tres ganadores del Premio Nobel.

Pell Alberg, presidente del Premio Nobel de Química, comparó vívidamente la reacción de metátesis de olefinas con "un baile con parejas cambiantes". El día de la ceremonia de premiación, el 5 de octubre de 2018, el profesor Arlberg de la Real Academia de Ciencias y dos miembros femeninos del personal utilizaron la danza para explicar al público el significado de la reacción de metátesis de olefinas. Al principio, dos hombres eran pareja de baile y dos mujeres eran pareja de baile. Al grito de "Add Catalyst", cambiaron de lugar y reemplazaron dos parejas de baile masculino y femenino.

Ma dijo que el carbono es el elemento central de la vida en la Tierra. Los átomos de carbono pueden conectarse a una variedad de átomos de diferentes maneras, formando moléculas que van desde unos pocos átomos hasta millones de átomos. Esta diversidad única sienta las bases de la vida y es el núcleo de la química orgánica, una disciplina estrechamente relacionada con la vida humana. Las conexiones entre átomos se llaman enlaces y un átomo de carbono puede estar conectado a otros átomos mediante enlaces simples, dobles o triples. Las moléculas orgánicas en forma de cadena con dobles enlaces carbono-carbono se llaman alquenos. En una molécula de alqueno, dos átomos de carbono bailan de la mano como compañeros de un dúo.

El estudio de la rotura y formación de enlaces carbono-carbono es uno de los temas centrales de la química orgánica. Para romper el enlace carbono-carbono y recombinarlo como la gente quiere, es necesario encontrar un catalizador adecuado, lo que también supone un desafío para los químicos. Aso dijo que los tres ganadores del Premio Nobel de Química de este año fueron premiados por descubrir cómo dirigir moléculas de alqueno para "intercambiar compañeros" para volver a ensamblar los componentes moleculares en otras sustancias.

En la década de 1950, los catalizadores desarrollados por los científicos eran todos catalizadores multicomponentes. La razón principal fue que en ese momento aún no se entendía el mecanismo de reacción y no se sabía qué sustancias activas funcionarían. Se utilizaron una variedad de catalizadores para catalizar. Estos sistemas catalíticos también están limitados por las duras condiciones de reacción y otros factores, por lo que los científicos deben comprender y comprender mejor el mecanismo de la reacción.

En la década de 1970, Yves Chauvin, del Instituto Francés del Petróleo, logró un gran avance teórico. Explicó el proceso de interconversión de alquenos y carbenos metálicos mediante cicloadición [2+2] para formar intermediarios de heterociclobutano metálico. Este mecanismo fue posteriormente ampliamente reconocido. Los carbenos metálicos se refieren a una clase de moléculas orgánicas en las que un átomo de carbono está unido a un átomo de metal mediante un doble enlace. Si se explica simplemente en términos de baile, pueden verse como un par de parejas tomadas de la mano. En una molécula de alqueno, dos átomos de carbono bailan de la mano como compañeros de un dúo. Después de que el metal carbeno se encuentra con la molécula de olefina, las dos parejas se combinarán temporalmente y bailarán cuatro pasos de la mano. Luego "intercambian compañeros" y se combinan para formar dos nuevas moléculas, una de las cuales es una nueva molécula de alqueno y la otra es un átomo de metal y su nuevo compañero. Este último seguirá buscando la siguiente molécula de alqueno y volverá a "intercambiar socios".

Según los informes, el método de reacción de metátesis de olefinas se utiliza ahora ampliamente en la industria química, principalmente para la investigación y el desarrollo de fármacos y materiales plásticos avanzados. Gracias al trabajo de Chauvin, Grubb y Schluck, el método de metátesis se volvió más eficiente, los pasos de reacción fueron más simples que antes y los recursos necesarios se redujeron considerablemente. También es más sencillo de usar y se puede completar a temperatura y presión normales; la contaminación del medio ambiente también se reduce considerablemente, lo que supone un gran paso para la humanidad hacia la "química verde".

Yang Zhen dijo que en el siglo XX, los inventos de la química orgánica fueron brillantes y hubo muchas obras de arte, pero el invento más brillante fue la "Reacción de metátesis de olefinas para la síntesis orgánica" que ganó el Nobel. Premio este año. A Yang Zhen le gusta usar palabras como "arte" y "encanto" para describir sus obras. Dijo que el método de reacción de metátesis de olefinas proporciona una "vía rápida" para los químicos orgánicos en el proceso de investigación y puede ayudarlos a alcanzar un mejor ámbito artístico más rápidamente.

Lo que es aún más sorprendente es que este método ofrece mejores posibilidades para la investigación en ciencias biológicas en la era posgenómica.

Yang Zhen explicó que la investigación en ciencias biológicas ha entrado en la "era posgenómica", que estudia principalmente las funciones del cuerpo humano. La parte más difícil no es la parte biológica, sino qué tipo de química utilizar para estudiar los sistemas vivos. Hay un mundo microscópico complejo y grandioso escondido en el cuerpo humano. Cuando hay un problema con el modelado espacial o la expresión de ciertas proteínas, el cuerpo humano presenta algunos síntomas de enfermedad. El objetivo de la medicina es cambiar este estado anormal y restaurar la salud. El mayor obstáculo en este proceso de investigación es ¿qué hacen en el cuerpo las proteínas expresadas por los 30.000 genes activos en los humanos? Cuando aparecen síntomas de una enfermedad en la fisiología de una persona, ¿qué genes cambian? Así como los humanos necesitan detectores para aterrizar en la luna, los medios o "detectores" para comprender este proceso son pequeñas moléculas químicas, es decir, se utilizan moléculas pequeñas para detectar partes enfermas. Las partes enfermas se pueden reparar y ajustar rápidamente a la normalidad. Si se puede lograr hasta este punto, no habrá necesidad de preocuparse por "enfermedades incurables" como el cáncer. Este es el milagro que la gente espera en el futuro.

Por lo tanto, la síntesis rápida de miles de moléculas pequeñas es el mayor obstáculo para el siguiente paso en la investigación médica y farmacéutica. El método de reacción de metátesis de olefinas orgánicas ofrece la posibilidad de sintetizar rápidamente estos detectores de moléculas pequeñas activas, abriendo así una nueva posibilidad para que los seres humanos finalmente se comprendan a sí mismos.

¿La gente también está preocupada por el nivel de investigación nacional en esta área? Yang Zhen dijo que la investigación de China en esta área aún es muy débil y aún está lejos del Premio Nobel. "Science Watch" señaló que este campo es la ciencia de vanguardia más popular del mundo según el número de citas. Sin embargo, según las estadísticas del Centro de Documentación e Información de la Academia de Ciencias de China, en China casi no hay grandes temas ni proyectos en este ámbito.

Sorpresas en el estudio de microorganismos patógenos

Gao Fu, director del Instituto de Microbiología de la Academia de Ciencias de China, expresó el sentir de muchos colegas de la industria con "sorpresas" en una entrevista con Outlook News Weekly.

La “sorpresa” de Gao Fu es que hoy, cuando el estudio de los microorganismos patógenos ya no ocupa la corriente principal de la investigación básica, un pequeño descubrimiento de Helicobacter pylori puede ganar el premio científico más alto. La "alegría" proviene de la "prueba" de enfermedades infecciosas como el SARS, la gripe aviar y el Streptococcus suis. El mundo vuelve a centrar su atención en los microorganismos patógenos que parecen haberse calmado y presta atención a las enfermedades infecciosas. Más importante aún, la elección del Premio Nobel revela a menudo una nueva dirección y una señal de investigación que conducirá inevitablemente a la recuperación de recursos científicos y tecnológicos globales en este campo de investigación que ha estado abandonado durante muchos años, lo que conducirá a la La aparición de enfermedades infecciosas en países de todo el mundo, incluida China. Los cambios positivos en las políticas de prevención y control tendrán sin duda un impacto positivo y de gran alcance en la prevención de la gripe aviar.

Evaluar el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año desde una perspectiva más amplia confirma una vez más el concepto de investigación científica de “alentar sorpresas” que defiende. Antes de 1982, la comunidad médica siempre había creído que los problemas estomacales eran causados ​​por la tensión emocional y nerviosa y la presión laboral. Había un dicho que decía que "el estómago es la segunda cara de una persona". Entonces, cuando Warren notó por primera vez el Helicobacter pylori en 1979, estaba en desacuerdo con el dogma médico convencional. Más de 20 años después, Warren, de 68 años, todavía recuerda la difícil situación de la investigación en aquel momento: "Era muy difícil cambiar la idea de que era causado por el estrés y otros factores. Casi nadie creía que en realidad fuera causado por bacterias". !" Para demostrar el mecanismo de la enfermedad, Marshall, colaborador de Warren, también bebió una solución que contenía la bacteria y enfermó gravemente. Su espíritu innovador "moralista" y su persistencia en la ciencia también se han ganado el respeto de la comunidad científica y tecnológica.

Gao Fu reveló que antes de que se anunciara el Premio Nobel, la gente era generalmente optimista sobre áreas como las "huellas dactilares" del ADN y la investigación con células madre que habían ganado el Premio de la Fundación Albert-Mary Lasker. En comparación con los resultados de investigaciones de vanguardia en los campos de la biología molecular, la neurociencia, las células madre y otros campos, se puede decir que el descubrimiento de Helicobacter pylori en 1982 es el logro más "civil". Por eso, nada más conocerse la noticia del premio causó bastante conmoción e incluso provocó cierta polémica. Sin embargo, también hay que admitir que fue después de la publicación de los hallazgos de Marshall y Warren cuando la investigación relacionada en el mundo aumentó significativamente. A través de ensayos en humanos, tratamientos con antibióticos y estudios epidemiológicos, el papel de Helicobacter pylori en la gastritis y las úlceras gástricas se ha ido aclarando gradualmente, y la comprensión de los científicos sobre el mecanismo patogénico ha seguido profundizándose. Actualmente, los médicos pueden diagnosticar la infección por H. pylori mediante pruebas de anticuerpos, endoscopia y pruebas de aliento. Las investigaciones muestran que más del 90% de las úlceras duodenales y aproximadamente el 80% de las úlceras gástricas son causadas por una infección por Helicobacter pylori.

Como afirmó el jurado en el anuncio del premio, "la úlcera gástrica por fin ya no es una enfermedad crónica recurrente" sino que se ha convertido en una "enfermedad que se puede curar con antibióticos a corto plazo e inhibidores de la secreción ácida gástrica". El descubrimiento de Marshall y Warren revolucionó la comprensión mundial de las enfermedades gástricas, mejoró enormemente las posibilidades de curación completa de los pacientes con úlceras gástricas y otras enfermedades y contribuyó a mejorar la calidad de vida humana.

La conclusión de que las úlceras gástricas son causadas por una infección microbiana ha inspirado a los científicos a pensar: ¿los microorganismos también desempeñan un papel en la patogénesis de la artritis reumatoide? En la actualidad, la relación entre Helicobacter pylori y la aparición de cáncer gástrico y algunos linfomas también se ha convertido en el foco de la investigación científica. Aunque estos estudios aún no han llegado a una conclusión clara, como afirmó el jurado del Premio Nobel: "El descubrimiento de Helicobacter pylori ha profundizado la comprensión humana de la relación entre la infección crónica, la inflamación y el cáncer".

Bacteria Helicobacter pylori Parecen tener un gusto especial por los humanos, que son los únicos huéspedes naturales de este patógeno. Se estima que alrededor del 50% de la población mundial tiene Helicobacter pylori en el estómago, pero sólo un pequeño número de personas infectadas desarrollan enfermedades como úlceras gástricas. Zou, director del Departamento de Microbiología e Inmunología de la Tercera Universidad Médica Militar de Chongqing, se mostró muy emocionado al ser entrevistado por Outlook News Weekly. Se espera que la "vacuna contra Helicobacter pylori", en la que su grupo de investigación ha estado trabajando durante más de diez años, entre en producción comercial en un futuro próximo. Los dos colegas que descubrieron la cepa ganaron el Premio Nobel, lo que sin duda es una gran noticia para su investigación. Dijo que era natural que el descubrimiento del Helicobacter pylori ganara el Premio Nobel, porque la mitad de la población mundial está más o menos amenazada por el Helicobacter pylori. En comparación con enfermedades infecciosas graves como el SARS y la gripe aviar, esta bacteria está oculta en la mucosa gástrica y su proceso de aparición es lento y gradual, lo que la hace muy oculta y engañosa. China es un país con muchos problemas estomacales. Una investigación de la Organización Mundial de la Salud ha descubierto que en zonas con una alta infección por Helicobacter pylori, la incidencia de cáncer gástrico también es alta, por lo que existe una estrecha correlación entre ambos. En China, 200.000 personas mueren cada año por cáncer gástrico, lo que se sitúa entre las dos principales causas de muerte por cáncer.

Alguna vez la gente creía que los antibióticos podían controlar eficazmente la mayoría de las enfermedades infecciosas, pero los brotes de SARS y de influenza aviar han agravado el problema. En vista de la infección generalizada y el daño causado por Helicobacter pylori, el tratamiento con antibióticos es propenso a la resistencia a los medicamentos y el curso del tratamiento es largo, el equipo de investigación de Zou comenzó a estudiar la vacuna contra Helicobacter pylori en 1987, con la esperanza de comenzar con la prevención y beneficiar la salud humana. . Afortunadamente, este proyecto cuenta con el apoyo del importante plan de ciencia y tecnología del “Plan 863” del Ministerio de Ciencia y Tecnología. Después de completar el primer y segundo ensayo clínico, comenzará el tercer ensayo clínico en 2004 y se espera que entre en producción el próximo año. Según Zou, su grupo de investigación está logrando el progreso más rápido entre las unidades de investigación nacionales en la vacuna contra Helicobacter pylori. También hay colegas internacionales que realizan investigaciones sobre vacunas, pero solo se encuentran en la segunda fase de ensayos clínicos.

La sensación al ganar el premio por el “Peine óptico”

“Las oportunidades para la innovación científica a menudo se encuentran en la intersección de diferentes disciplinas: el láser de femtosegundo y la medición de frecuencia son originalmente dos contenidos de investigación diferentes. , pero Henry Shi et al. utilizaron inteligentemente láseres de femtosegundos para medir la frecuencia, lo que dio como resultado el nuevo concepto de peines ópticos "El Premio Nobel de Física de este año hizo que Wei Zhiyi, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, se sintiera muy satisfecho. emocional. Le dijo a Newsweek Outlook que la combinación óptica en realidad no es un concepto muy complejo, ni tan oscuro como podría suponerse. ¿Podemos hacer preguntas? ¿Cuál es la diferencia entre la luz de una vela y el rayo láser que utilizan los reproductores de CD? ¿Podría utilizarse la luz como medio más preciso para medir el tiempo, etc., que un reloj atómico? Los resultados de la investigación del Premio Nobel de Física de este año han respondido a estas preguntas.

El llamado "peine ligero" tiene una serie de espectros distribuidos uniformemente, como los dientes de un peine o las escamas de una regla. Se puede utilizar un "peine óptico" para determinar frecuencias específicas en un espectro desconocido. A finales del siglo XX, Hall y Hensch introdujeron mejoras efectivas en la tecnología del "peine óptico", y su precisión ahora puede alcanzar los 15 decimales.

El "tiempo" que transcurre en nuestra vida casual tiene un significado especial para los físicos. Wei Zhiyi dijo que el tiempo es la unidad básica más precisa y exacta de todas las cantidades físicas en la actualidad, y el Comité Internacional de Pesas y Medidas ha anunciado oficialmente que la longitud se ha convertido en la unidad de derivación del tiempo. Debido a la precisión de la medición del tiempo, no sólo es una piedra angular importante del edificio tecnológico moderno, sino que también desempeña un papel central en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y la navegación espacial. Los omnipresentes teléfonos móviles en la vida diaria son la aplicación de relojes atómicos de microondas basados ​​en estándares de frecuencia de alta precisión.

Cómo mejorar la precisión de los estándares de frecuencia siempre ha sido una preocupación de los físicos.

Ya con el nacimiento del láser, se pensó en utilizar la frecuencia de la luz para sustituir los relojes de microondas como nuevo estándar de tiempo. Sin embargo, cómo conectar frecuencias de microondas y frecuencias ópticas con alta precisión se ha convertido en un importante cuello de botella que ha restringido esta investigación durante muchos años.

Ya en la década de 1970, el científico alemán Hensch y otros propusieron la posibilidad de utilizar pulsos láser ultracortos como puente para conectar microondas y frecuencias ópticas. A finales del siglo pasado, con el rápido desarrollo de la tecnología del láser de femtosegundo, el grupo de investigación de Hall logró por primera vez un rayo láser de femtosegundo estable y lo utilizó para medir con éxito la frecuencia del láser de una longitud de onda de 772 nm.

Es precisamente gracias a la invención del peine óptico que la gente puede utilizar estándares de frecuencia de microondas para medir directamente estándares de frecuencia óptica por primera vez, y es posible desarrollar la próxima generación de relojes ópticos con mayor Precisión y lograr calibración con estándares de frecuencia óptica. Este importante avance no sólo se considera ampliamente como un avance revolucionario en la historia de la medición de frecuencia, sino que también promueve el desarrollo de la espectroscopia de precisión láser, la física del láser de attosegundos (10 a 18 segundos) y otras disciplinas.

Según los materiales publicados por el jurado del Premio Nobel, gracias al trabajo de Hall y Hensch, se espera que la precisión de medición de tecnologías como el "peine óptico" mejore aún más en el futuro y encuentre aplicaciones en muchos campos. Se espera que estas tecnologías mejoren el sistema de posicionamiento global existente y mejoren la precisión de observación de los telescopios espaciales. Además, también se puede utilizar una tecnología de medición similar de ultra alta precisión para estudiar la relación entre materia y antimateria y detectar posibles cambios en determinadas constantes naturales.

Sun Changpu, investigador del Instituto de Física Teórica de la Academia de Ciencias de China, dijo que la investigación de mi país sobre óptica cuántica comenzó gradualmente en la década de 1980. Aunque empezó tarde, se ha desarrollado rápidamente y ha logrado ciertos resultados. Actualmente, hay buenos resultados de investigación en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, el Instituto de Óptica y Mecánica de Shanghai, la Universidad de Shanxi y el Instituto de Física Teórica de la Academia de Ciencias de China.

Si echamos una mirada retrospectiva a la concesión del Premio Nobel de Física en los últimos años, podemos ver que muchos científicos ganaron el premio por investigaciones relacionadas con el ganador de este año, como el estudio de Bose realizado por el Premio Nobel de 2001. ganador - Investigación sobre la condensación de Einstein, la investigación del científico chino Zhu, galardonado en 1997, sobre el enfriamiento por láser y los métodos para atrapar átomos. Sun Changpu cree que el Premio Nobel de Física ha prestado más atención a los resultados de la investigación en el campo de la óptica en los últimos años. Por un lado, los resultados de la investigación en este campo suelen estar estrechamente relacionados con los desarrollos tecnológicos más vanguardistas. Por otro lado, estos desarrollos de alta tecnología requieren precisamente esfuerzos en investigaciones teóricas muy básicas.

Wei Zhiyi cree que China debería crear una mejor atmósfera de investigación científica para que los investigadores científicos tengan suficiente tiempo para absorber nuevos conocimientos y nutrición, y puedan pensar y explorar constantemente, en lugar de pasar la mayor parte de su tiempo dando pasos. Procedimientos paso a paso. Complete algunos procedimientos y complete muchos formularios e informes deseosos de reflejar los resultados. Él cree que el proyecto de innovación del conocimiento y la construcción de una cultura de innovación defendidos y promovidos por la Academia de Ciencias de China han reconocido fundamentalmente las deficiencias del anterior sistema de investigación científica de China. Por tanto, “hay motivos para creer que después de varios años de acumulación y de los esfuerzos diligentes de los investigadores científicos, el Premio Nobel de Física nació en China”.