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院士与高中生面对面:用前沿科技启迪学生创新精神

东方网记者傅文婧报道:“手性分子就像是你的双手,左手和右手不能完全重合;分子不能与其镜像重合时,该分子就是一个手性分子。手性是自然界的基本属性,氨基酸、蛋白质、糖、DNA都是单一手性的。”这是上海中医药大学创新中药研究院院长、中国科学院上海有机所林国强院士为上海中医药大学中医药科学创新实践工作站第四期120名高中生带来的“手性与自然”主题报告。5月25日,在该工作站第四期开学典礼上,林国强院士围绕自然界中的手性现象,他从天然产物结构与合成、生物催化反应以及中医药手性药物的研发等多方面深入浅出地介绍了中医药与手性化学的世界,将在场学生带入了神秘而有趣的手性化学世界。

一位科学家,如果同行在评价某一领域时,常提及他的名字;如果求学者在入门时,一定要拜读他编撰的教材,那么他肯定此生无憾了吧!中国科学院院士、中科院上海有机所研究员林国强就是这样一位科学家。每天上午7时,他还是会准时出现在中国科学院上海有机化学研究所一间普通的办公室里,开始繁忙的科研工作。

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他总是谦虚地告诉来人,自己一辈子只专注做了一件事——手性科学的研究。他始终记得半个多世纪前,自己跟随导师敲响手性世界大门时的初心:踏踏实实做一份有益于人类健康的事业。

林国强院士结合一些生动的实例如“信息激素如何用于棉花虫害防治”“有些果实为什么鸟儿不吃”“红景天、紫杉醇、芹菜甲素等药物成分的合成”,让现场师生充分领略了有机化学的魅力。林院士结合近2年研究团队在中医药领域的研究成效,验证了中医药在临床的疗效,介绍中药的优势和长处。他的首场报告为高中生们打开了一扇崭新的科学大门。不仅有前沿理论知识,更有社会实际运用效果,让高中生们对科学研究的意义有了更深层次的理解。

去年5月,林国强接过了上海中医药大学创新中药研究院院长的重任,年过古稀的他又多了一个心愿:将自己研究的手性合成方法与知识运用到中药创新中去。

复旦大学药学院副院长王建新教授也为全体学生作了“中医药与科学的对话”主题报告,从中医药理论体系的基本特点、中医药在当代的价值与作用、中药的现代化研究等方面介绍了中医药特色鲜明、影响深远的成果,让现场学生充分领略了中医药科学的魅力,希望大家在心中埋下一颗“中医药的种子”,热爱中医药这一中国文化的瑰宝。上海中医药大学副校长胡鸿毅通过视频向各位学员问候并寄语,在讲话中阐释了本项目的意义和价值,并对参与本项目的学生提出希望。开学典礼由该校教学实验中心主任张彤主持。

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“上海市青少年科学创新实践工作站项目”是市科委和市教委通过整合高校、科研院所、社区等多方资源,校内外联合,跨界别联动,为上海建设具有全球影响力的科技创新中心储备人才而开展的重要工作。2016年,上海中医药大学成为上海市首批25家青少年科学创新实践工作站之一,用现代科学的实验方法和技术研究中医学和中药学,强化学生对中医现代基本诊疗技能的理解和掌握,点燃学生创新实验与实践的热情。2018年,上海中医药大学“面向青少年的中医药文化传播体系构建”获得了上海市科普贡献奖一等奖。

图说:林国强院士在工作中 新民晚报记者 郜阳摄

以“兴趣驱动、过程为重、实践指导”为原则,助力青少年科学研究探索。工作站以大学公共平台教学实验中心为依托,设置的创新实践课题涵盖中医、中药、中西医结合三个学科,由知名专家教授领衔指导。按照“自由选题、过程记录,公开答辩、等级评定”的程序,以激发学生兴趣为主,注重科学实践过程中的思考,强调学生动手实践,在参与既定的创新实验课程后,在考核中突出学生的创新性试验设计,从而促进学生创新实践能力的全面提升。

努力破译手性分子的密码

工作站每年有120名高中生进入开展不少于40课时的中医药知识学习和科学创新实践,在指导教师的帮助下,同学们将组成10个研究课题组,围绕中药葛根总黄酮的提取与醇沉工艺、中药丸剂的制备工艺研究、中学生体质测试及舌面脉特征研究、基于中医经络的传统保健方法的体验及相关实验等主题开展课题研究。

“在漫长的化学演化过程中,地球上出现了无数化合物,其中很大一部分是手性化合物。构成生命体的有机分子,无论是在种类上或在数量上,绝大多数是手性分子。”上世纪60年代,我国着名有机化学家、青蒿素结构测定和全合成的领导者周维善先生曾这样告诉林国强,将他带进神秘的手性化学世界。

世界上有这样一种有趣的分子,它们长得就像左手和右手,看起来一模一样,可无论旋转还是平移,左手和右手就是不可能重合。在药物中,往往只有一只“手”的分子有药效,而另一种无效,甚至有毒副作用。

最出名的例子无疑是上世纪60年代西方的“反应停事件”——当时作为抗妊娠药物被大力推广的沙利度胺,实际上是手性分子。其中右手分子具有降低妊娠反应的活性,而左手分子却对胎儿有致畸性。类似的例子还有左亚叶酸钙,这是一种抗贫血药,也是抗肿瘤辅助用药;然而,右亚叶酸钙无活性,在体内只会加重肝脏负担。如何在分子合成过程中,尽量只产生人们需要的那只“手”呢?这成为林国强团队努力的方向。

多年来,林国强不断探索创新,发展起了手性分子全合成的技术平台,由他设计发展的“林双烯配体”、手性胺的合成及金属催化的不对称串级一步成双环反应等,都得到了国际同行的高度认可。

不仅如此,林国强还致力于将自己的科研成果转化成实实在在的产品造福社会。“有机所有个传统,基础研究不仅要漂亮、深刻,更希望以合适的方式为社会所用。”吉西他滨原先是进口抗肿瘤药。林国强发现,只要对其生产工艺做一些源头改动,就能大幅提高产量和纯度。相关专利仅以20万元的价格转让给了一家民营药企,可他并不觉得自己亏了,相反他还感谢药企给了他用武之地。如今,该药销售总额已突破70亿元,并且走出了国门,而国产药品价亷质优,售价仅为进口药的1/3!

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