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研催化劑量子技術  中大兩學者獲裘槎獎

時間:2022-12-14 04:24:09來源:大公报

  圖:李泉(左圖)及楊英洋(右圖)獲頒「裘槎優秀科研者獎」。\大公報記者鍾怡攝

  【大公報訊】記者鍾怡報道:基礎研究作為基石,為應用科技提供了不少新啟發。「裘槎優秀科研者獎2022」獲得者、香港中文大學化學系教授楊英洋設計有機小分子催化劑,能在室溫、環保的條件下加速化學反應,促進新型藥物合成。而獲頒「裘槎優秀科研者獎2023」、中大物理系教授李泉亦研發基於金剛石的量子傳感測量技術,分析活細胞的生物力學。

  提高燃料藥品生產效率

  合成藥物的過程與拼砌模型類似,需將一些化學分子連接在一起,而催化劑能加速化學反應。楊英洋說,以生產抗真菌藥物「Noxafil」為例,傳統方法會用酶進行催化,但工序繁複,過程中容易有損耗,每個步驟都會產生工業廢料。團隊研發的有機小分子催化劑在催化過程中,可一次將所需化學分子結合,減少工序步驟,提高效率,亦更加環保。「該催化劑可應用於無金屬催化反應,比如用於生產高價值的藥物化學結構的中間體,有效促進抗流感、抗真菌藥物等各種新型藥物合成。」

  團隊早前研發的雙離子有機小分子催化劑,亦可在室溫下生產生物柴油。楊英洋說,傳統生產方法涉及添加強酸或強鹼、加熱、冷卻等工序,提純難、耗電多,其副產品甘油亦難以回收。而新催化劑簡化工序;亦能將甘油與乙酸乙酯結合,其產物可作為生物柴油添加劑或食物添加劑,解決回收難的問題。

  在裘槎基金會支持下,楊英洋將利用非共價鍵的相互作用,連接手性和非手性有機小分子催化劑,以開發適用於各種化學反應的新型催化系統。他形容,有機小分子催化劑猶如納米機械人,能利用其機械臂(化學部件)將化學分子結合,但需多次嘗試是否匹配。「我們希望研發出可隨時更換機械臂的納米機械人,彈性應用於不同化學分子,降低試錯次數,提高燃料、化學品、藥品等生產效率。」

  為癌症療法提供新啟發

  另一獲獎者、中大物理系教授李泉亦研發基於金剛石的量子傳感測量技術,以研究活細胞的生物力學。李泉說,現有原子力顯微鏡壓痕測量技術是測量單細胞力學的常用方法。當該顯微鏡的器件壓到樣品上時,會產生形變,以獲得力學參數。惟該方法無法準確估計壓下時接觸面積,數據並不精準。

  團隊因此將該測量技術與金剛石的量子傳感結合。李泉說,團隊將納米金剛石放在死細胞膜表面,在磁場不變的情況下,觀察金剛石在運動時發出的不同光學信號,從而分析其力學性質。但由於活細胞本身有生命運動,將納米金剛石放在細胞膜上運動時,較難分辨細胞的形變,是源於壓力,或是細胞自身的活動。「團隊下一步將繼續解決新方法的瓶頸,研究對生命系統,如活細胞的精準監測。」

  李泉認為,該研究能為納米材料力學、癌症療法及組織工程的發展提供新啟發。例如,隨着惡性腫瘤生長,有些癌細胞或會游離到身體其他部位。「癌細胞存在於腫瘤上時較硬,而經過血管游離時又會變軟,兩者的力學性質是不同的,而當中的變化原理亦有待分析。」

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