N本报记者 李薇
本报讯 如果用一句话概括今年的诺贝尔化学奖,那就是说,这几位科学家发展了一种计算模型,可以用计算机模拟复杂化学反应的全过程。这一方法可以适用于多个化学研究领域,尤其是生物化学领域,比如,科学家可以了解到药物分子与肿瘤分子在人体内如何相互作用,从而研制出治疗肿瘤的有效药物。
昨日傍晚,2013年诺贝尔化学奖揭晓后,本报记者第一时间连线福州大学化学化工学院陈文凯教授,请他对获奖成果作出通俗的解释。
陈教授介绍说,使用量子化学的方法来研究化学反应过程,只能应用于小分子(如水分子、氨基酸分子等)的化学反应。而对于大分子(如蛋白质分子、病毒分子、DNA分子等)的化学反应过程,由于其内部含有成百上千甚至是数以万计的原子,需要进行海量、繁杂的计算,相当困难。本次获奖的三位科学家,就是发展了一种量子力学与经典物理学相结合的计算方法,通过“多尺度模型”,可以在较短时间内较精确地模拟出大分子内部的原子运动及相互作用,也就是说,展示出复杂化学反应的全过程。当然,这一方法对小分子体系也同样适用。
“这一模型的构建,使得对大分子内部的原子运动和作用的研究成为可能,而在过去,科学家对此是束手无策的。”陈教授说,近40年来,该模型已被广泛应用于化学研究的各个领域,尤其是生物化学领域和药物设计领域。
比如,人们可以运用这个方法,研究肿瘤分子和生物分子(蛋白质和DNA等)内部的运动,从而了解疾病发生的机制,了解癌细胞是如何扩散的;人们还可以设计出新的药物分子,在计算机上模拟药物分子如何与病毒分子、肿瘤分子发生作用,精确分析出药物产生作用的全过程,进而研发出疗效好的药物。