【国家重点实验室】呼唤香港科研氛围 港大中大共拓绿色化学
提到化学,不少人会想到药物、食品添加剂,又或是误解为与污染环境有关。其实,化学的应用还包括用简单的分子合成新物质、发现有用的材料等。香港大学与香港中文大学共同成立的“合成化学国家重点实验室”(下称实验室)主要研究新型合成物的设计、合成与应用,为制药企业和材料公司提供技术支援。在中央科研资金“过河”和香港政府的资助下,实验室迎来机遇和挑战。此乃《国家重点实验室》系列报道之二
【国家重点实验室.一】理大研本地抗癌药 弥补国际医药研发不足
为促进香港高等院校与内地的合作,国家科技部多年来在香港批准成立了多间国家重点实验室,合成化学实验室便是在2010年成立。实验室由港大和中大共建,是上海有机化学研究所(上海有机所)金属有机化学国家重点实验室的伙伴实验室,研究内容包括开创和鉴别在结构和成键上有重要意义或有特别应用价值的新型化合物、设计和发展“绿色化学”、开拓药物研究的生物活性有机化合物,以及有助解决能源问题的发光和功能分子。现时港大、中大及上海有机所独立运作,结合各自优势,促进两地科研发展。
实验室的主要研究人员包括担任主任的港大化学系教授支志明、担任副主任的中大荣休化学讲座教授黄乃正、中大化学讲座教授谢作伟及港大化学系讲座教授任咏华,四人均为中国科学院院士,各自主导不同方向的研究:支志明负责金属化学和光化学的研究,将化学与材料物理与工程科学相结合,以协助推动节能环保和可持续发展。
此外,他亦会研究结合金属药物的化学生物学与中草药的天然产物活性成分及医药开发;黄乃正负责天然及非天然化合物的有机合成;任咏华负责无机和有机金属化学、超分子化学、光化学和太阳能的基础,探索化学与能源的关系;谢作伟则研究碳硼烷(Carborane),为开发抗癌疗法及制作有机光电材料带来更多可能。
“我们算是比较成熟的实验室,拥有四位来自本港的中国科学院院士,这在香港来说是相当难得的。”黄乃正一脸自豪地对记者说。他随即如数家珍般谈及实验室取得的各式各样科学大奖,包括有“中国诺贝尔奖”之称的国家自然科学奖。
不会化学合成的人不会制药
对黄乃正来说,做研究源于好奇,一旦留意到某些化学物本身很奇怪,没有合成方式,就会研究一个方法来合成它。例如有些从植物中分离出来的天然物质,既难提取,剂量又少,不足以制成药物的时候,他就会想办法去合成这种物质。化学合成和药物息息相关,黄乃正认为,不会化学合成的人是不会制药的。美国的药厂最重视的便是化学合成,传统中草药的合成亦会应用到化学合成技术。除药学之外,化学合成技术还可以应用在医学上,例如上文提到谢作伟研究的碳硼烷为抗癌疗法作出贡献。
在材料研究方面,实验室与德国化工巨头巴斯夫(BASF)合作,研究减缓塑料老化,但黄乃正强调,“化学和化学工程是两回事”。一方面,有些化学溶剂不能用于工业生产,例如具有高毒性的苯(Benzene);另一方面,工厂对化学溶剂、温度、压力等等条件要求严格。实验室通过与业界的合作,不仅可以帮助企业解决技术上的困难,还可以从业界的需求中找到学界研究的方向。
绿色化学减有害物质释放
在鉴别或合成新物质的过程中,实验室还致力发展绿色化学——研究如何在生产过程中充分利用原料及能源,减少释放有害物质。例如现时“点击化学”(Click chemistry)需要铜作为催化剂,如利用带张力的三键化合物作中介,便毋须使用铜,避免铜的毒性,黄乃正以往便研究过许多带张力的三键化合物。
黄乃正引述美国化学家John C Warner和学者Paul Anastas有关绿色化学的12条原则,指出除了使用催化剂将废物的量降到最低以外,还有使用可再生的原料、设计可降解的产物等可以作为绿色化学的途径。
纵使实验室多年来取得不少成果,但黄乃正仍感叹:“做科学研究真的太难了!”谈起投身科研的初衷,他不认为科研的价值在于申请专利。他举例说,“光纤之父”高锟在光通信光纤传输领域取得突破性成就,造就了互联网时代的爆炸性发展,但他却没有为光纤申请专利,通讯技术因此可以不断发展。“如果他申请专利一定很有钱了,可是他志不在此。”黄乃正笑道。
他又提到中大化学博士杨英洋在1990年诺贝尔化学奖得主科里(Elias James Corey)的指导下,成功用一种全新的有机合成方法制成对抗流感的“特敏福”(Tamiflu)。但杨英洋未有登记专利,期望借此鼓励更多科学家开发制造“特敏福”的不同方法,成功令产品数量增加一倍,降低药价。黄乃正说:“有时候为了保护自己与学校,申请专利无可厚非,但是关乎可以造福人类的,不要为了钱做研究。”
喜见资金过河 望港府更多支援
然而,做研究很多时仍要为钱而烦恼。去年6月,24名在港的中国科学院院士、中国工程院院士联署去信国家主席习近平,提出国家科研项目经费未能跨境在港使用,以及科研仪器入境内地的关税问题,获习近平“亲自批示”,准许科研经费跨境。随后不到半年的时间,中央资助各间重点实验室的首批100万元人民币经费都落实到位。
回想起收到习近平的回信,黄乃正仍然感到很兴奋。他认为,新措施的好处之一是能够让研究所用的仪器在两地“互通”。他忆起以往想把旧的仪器运到深圳让学生继续使用时,内地海关会按照全新的仪器标准来打税,但现在科研设备入境内地会获得关税优惠。对于内地机构因一国两制的原故,无法在香港监察“过河”资金,他建议由管理研究经费已十分成熟的香港研究资助局负责监察,并向中央报告。
谈及本港的科研政策,尽管特首林郑月娥在其任内的第二份《施政报告》提出,每所“国家重点实验室”每年资助由现时500万港元提高至1,000万港元,以支持香港科研及成果转化工作。金额翻了一倍,但黄乃正仍表示这笔资助“唔襟使”。他说:“(资金)增加之后仍然与内地差很远。我自己也在深圳、上海做研究,发现(在当地)资金真的不成问题!”
黄乃正进一步解释,实验室自成立以来一直依赖本地注资,包括创新科技署每年500万港元的资助,但仍不足以增聘人手及购买仪器等,他以实验室为例,研究生月薪一万多港元,博士后三、四万港元,以实验室十多人来计算,单是人工支出每年便要数百万港元。资金紧绌令每个实验室要不断申请各式各样的补助金,以缓解吸引人才的资金压力。。反观科研团队人数相对较多的内地,则是由科技部补助大专院校及学术研究工作,包括研究人员的工资和与研究计划直接有关的耗材费用。
门解释清楚科研项目,或跟随政策的方向做研究,此举不仅降低研究效率,也间接压抑了科研活力。黄乃正笑道,“难怪那些拿到资金的同事会跟我抱怨说,他们做了Manager(经理)而不是Researcher(研究员)。”他期望政府能在香港设立绿色通道,为杰出的学者和团队提供长期的研究补助金。
科研氛围不足 香港被上海赶超
除了让资金能够“过河”和仪器互通之外,新措施亦有助促进两地交流。在今年10月公布的中科院与香港地区联合实验室评比中,港大、中大和上海有机所合作组建的沪港化学合成联合实验室获得了“优秀”评级,代表着过去五年的科研工作达到了最高标准。
上世纪八十年代,黄乃正曾在上海有机所任副研究员。他认为那里是全中国做有机化学研究最好的地方。上海有机所在文化大革命动荡时期,仍能研究出世界上第一个人工合成的蛋白质——牛胰岛素,此后更首次人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。现在不但是蜚声国际的化学研究所,亦是培养一流有机化学家的摇篮。
黄乃正在言谈中流露出对上海科研水平的赞叹,他慨叹香港与上海科研水平的差距在于人才规模,“幸好香港是在珠江口而不是长江三角洲,不然(面对)一个几百人的团队怎么赢?”他又认为,上海是内地“最洋化”的城市,它独特的包容性让其很容易接受外来的事物,这也许是上海能在科研上赶超香港的原因。黄乃正期望香港政府能够加强创科政策的管理的自由度,完善相应的人才培养政策,在全社会营造“把香港打造成创新科技中心”的科研氛围,进一步释放香港的科研力量。
上文刊载自第139期《香港01》周报(2018年11月26日)《两大共拓绿色化学 呼唤科研氛围》。
其他《国家重点实验室》系列报道文章:理大研本地抗癌药 弥补国际医药研发不足中大研抗旱大豆助农民 林汉明:情感因素燃研究热情