化學貢獻發展醫學論文
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中國古代的神農嘗百草（《淮南子•修務訓》）使人們認識到某些植物的湯液對疾病有治療作用。這便是人類醫學科學的開端——中藥的重要起源。從中國的商代以后湯液成為中藥的主要劑型。然而，草藥雖然能夠治病，但并不能延長人的壽命。而封建王朝的最高統治者——皇帝都希望長生不老，永遠處于統治地位。因此，自戰國以來，在中國歷代皇帝的支持下，便產生了一個長期繁榮不衰的職業——煉丹。起源于道家學派的煉丹家相信，只有自身不腐敗的藥物才能使人長生不老，青春永駐。當時，人們所用的草藥當然做不到這一點，惟有金石能充當這一角色。
我國晉代著名的道教學者、煉丹家和醫藥學家葛洪（公元284～354年）所著的《抱撲子•內篇》金丹卷中就明確記載：草木之藥“煮之則爛，埋之則腐”，而“丹砂燒之成水銀，積變又還成丹砂”。這就是說，用中草藥煉丹是不行的，因為它們容易腐爛。而朱砂加熱后可變成水銀和硫磺，反過來水銀與硫磺在冷卻的條件之下又可轉變為朱砂。因此，服用朱砂煉制的丹藥，人的生命就像朱砂與水銀能互變那樣，往返循環，生生不息。并把丹砂（HgS）稱為長生不老藥的極品。這是丹砂與水銀、硫磺進行可逆化學反應的最早的明確記錄。這一反應也是我們日常生活中的化學。例如：當水銀溫度計打碎了之后，灑落在地面的水銀容易蒸發，而以蒸汽的形式被人所呼吸，從而引起汞中毒。在這種情況下，我們通常的做法是在水銀上面撒一些硫磺，使之變為HgS，而HgS在常溫下是沒有揮發性的。有“藥王”之稱的唐代著名醫學家孫思邈（公元581～682年）也是一位非常著名的煉丹大師。他在煉丹過程中發現了黑火藥，在其著作《伏硫磺法》中記載了黑火藥的配方：兩份硝石+三份碳+一分硫。這三種物質一旦發生化學反應，就在短時間內產生大量的氣體，從而產生爆炸。這就是我國古代的四大發明之一。這一技術直到公元8世紀才傳到阿拉伯。阿拉伯人把硝石稱為“中國雪”，而波斯人（今伊朗人）則稱其為“中國鹽”。雖然煉丹家們尋找長生不老藥的夢想最終破滅，但卻在煉丹的過程中創造了很多有趣的新方法和新物質，例如淮南王劉安在組織其門客煉丹過程中偶然發現了豆腐，而被稱為豆腐的鼻祖，也把自己造就成了化學家。正因為如此，英國自然科技史專家李約瑟（1994年當選為中國科學院外籍院士），根據中國古代在煉丹術等方面的成就，在其著作《中國科學技術史》中提出了“醫藥化學源于中國”的論斷，認為“整個化學的最重要的根源之一，是地地道道從中國傳出去的”。到了16世紀初，藥物化學家的奠基者、瑞士科學家巴拉塞爾士首先把礦物質作為藥物使用，提出化學的目的是制造藥劑。他認為有病就是缺鹽、水銀和硫磺這三種要素之一（分別比作為肉體、靈魂、精神）。為了治病就要服用所缺的要素。而為了獲得能夠治療疾病的藥物，必然要進行化學實驗，因此，在這些實驗過程中，人們便發現了硝酸、鹽酸、硫酸、氨和礬等化合物，也產生了元素、化合物、化學試劑等概念，從而推動了化學的發展。
2化學的發展對醫學所做的貢獻
巴拉塞爾士作為醫學的改革者，極力反對伽侖及阿維森納的學說，并引導人們注意到化學對醫學及藥學的莫大用處。他的這種主張隨著科學的不斷發展而逐漸被證實。隨著唯物主義哲學和化學的發展，人們堅信能夠治病的這些植物中肯定存在著內在的物質基礎。結果在19世紀初，化學家們從藥用植物中尋找到了具有藥用價值的小分子有機化合物。例如：1763年，愛德華•斯通（EdwardStone）在倫敦皇家學會宣讀了題為“關于柳樹皮治愈寒顫病成功的報告”。1828年，法國藥劑師亨利•勒魯克斯（HenriLeroux）與意大利化學家拉斐爾•皮里亞（RaffaelePiria）利用化學手段從柳樹皮中提純出了其有效成分水楊酸，化學名是鄰羥基苯甲酸。1860年，德國拜爾公司化學家赫爾曼•科爾貝（HermanKolbe）成功實現了水楊酸的人工合成。但是水楊酸對口腔、食道和胃壁的黏膜有嚴重的刺激作用，從而使其在醫學應用中受到了嚴重限制。為了解決這一問題，化學家們首先想到的是將其改為酸性較小的鈉鹽（水楊酸鈉），這雖然減小了其刺激性，但卻具有令人不愉快的甜味，導致大多數患者不愿意服用。到了1893年，德國Bayer公司的化學家費利克斯•霍夫曼（FelixHoffmann）對水楊酸進行了改造，制成了乙酰水楊酸。水楊酸與乙酰水楊酸具有相同的醫學性質，但后者卻沒有令人不愉快的味道和對黏膜的高度刺激性，這就是“萬靈藥”阿司匹林。這個例子說明人們已經可以用化學的方法去改變天然產物的結構，使之成為更為理想的藥物。1928年，英國細菌學教授弗萊明發現了人類第一個抗生素藥物青霉素。雖然弗萊明發現了青霉素，但是青霉素培養液中所含青霉素的量太少，加上他化學底子比較薄弱，一直沒法找到富集濃縮青霉素的技術，很難從中提取足夠的數量供臨床研究使用。因此，弗萊明只好暫時停止了對青霉素的培養和研究工作。
直到1935年，澳洲藥理學家弗洛里和僑居英國的德國生物化學家錢恩合作解決了青霉素的富集、濃縮這個技術問題，才使得青霉素真正成為服務于人類的良藥。青霉素的大量生產挽救了千百萬患有肺炎、梅毒、猩紅熱等疾病的患者的生命。青霉素的發現被公認為是第二次世界大戰中與原子彈和雷達相并列的第三個重大發明。正是因為弗萊明、弗洛里和錢恩對改善人類健康和延長人類壽命所做出的突出貢獻，他們三人共同分享了1945年的諾貝爾生理學和醫學獎。同樣，我國的科學家們在推動醫藥學的發展和改善人類的健康方面也做出了重要的貢獻。2011年，我國藥理學家屠呦呦教授獲得了僅次于諾貝爾獎的世界級大獎——美國拉斯克－狄貝基臨床醫學研究獎（LaskerDeBakeyClinicalMedicalResearchAward），以表彰她在青蒿素（Artemisinin）的發現及將其應用于治療瘧疾方面所做出的杰出貢獻。這一醫學發展史上的重大發現，每年在全世界，挽救了數以百萬計瘧疾患者的生命。這是迄今為止中國生物醫學界獲得的世界級最高獎項。青蒿作為藥物使用，首次記載于《五十二病方》（公元前168年左右）中，這本書出土于馬王堆三號漢墓。書中詳細描述了如何用青蒿來舒緩痔瘡。在公元340年間東晉醫藥學家葛洪在其著作《肘后備急方》中，明確記載了青蒿能夠治療瘧疾：“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之?！蓖澜淌谡歉鶕@一段文字記載受的啟發，改變了傳統的提取方法，在經過190多次的失敗之后，于1972年11月8日從青蒿中獲得了其有效成分——青蒿素的單體。1973年，作為其結構研究的一部分，屠呦呦對青蒿素的結構進行修飾，得到了雙氫青蒿素，其藥效比青蒿素高10倍。雙氫青蒿素的合成奠定了合成其他衍生藥物的基礎。1984年初，上海有機所周維善院士課題組實現了對青蒿素的人工全合成。另外一個極為重要的例子就是哈爾濱醫科大學第一附屬醫院中醫科張亭棟教授發現As2O3可以治療M3型白血病的原創性研究。他從民間中醫中得到一個秘方：砒霜、輕粉（HgCl）和蟾蜍可用于治療淋巴結核和癌癥。而張亭棟將這個配方主要用于治療白血病的研究，并分別檢測這三種藥物在治療中的作用。通過研究，他發現其有效成分為As2O3，并于1973年在《黑龍江醫藥》上發表了As2O3用于治療白血病的開創性論文[4]。1979年，他們在《黑龍江醫藥》上再次，明確指出As2O3對M3型白血病效果最好，從而清晰地奠定了人類今天的認識：As2O3可以治療白血病，特別是M3型白血病[5]。1998年美國康奈爾醫學院的Soignet教授將張亭棟的研究結果用于臨床治療并將其治療結果和可能的作用機制發表于世界最權威之一的醫學雜志《新英格蘭醫學雜志》，從而導致了國際醫學界廣泛接受As2O3對M3型白血病的治療作用。而且相關藥品已經通過美國FDA批準正式上市。
此外，醫藥史上具有里程碑意義的藥物還有很多。例如1908年德國科學家埃爾利希課題組從合成的上千種含砷化合物中篩選出能夠用于治療梅毒的化學藥物——砷凡納明，從而開啟了化學合成藥物治療的時代；1911年，波蘭化學家CasmirFank在谷物中發現了維生素B1，并且發現缺乏維生素B1會患腳氣病，隨后新的維生素被不斷地分離純化并進行了結構的鑒定，使人們認識到維生素缺乏與疾病的關系；1932年德國生物化學家多馬克發現的第一個磺胺類抗菌藥——百浪多息；1963年美國化學家瓦尼（M.C.Wani）和沃爾（MonreE.Wall）從紅豆杉中分離到了抗癌活性成分——紫杉醇（taxol）等等，這些重要藥物的發現無不與化學的分離和確定結構的技術有關，見證了化學對醫學的深遠影響和重大作用?；瘜W手段已經成為醫學研究的一個非常重要的技術支撐。如可以用先進的化學手段來測定基因的結構、基因的序列，還可以利用化學手段去改變基因的結構，在基因上連接一個小分子或通過基因的對接來改良基因、甚至創造出新的基因。例如我們現在所見的一些轉基因的食品——大豆和玉米等都是通過基因的改變來實現的。這些成就將為人類抵抗遺傳性疾病及惡性腫瘤等現階段無法治療的疾病提供一種可能的方法。生命過程是無數化學變化的綜合體現。盡管關于生命起源的學說很多，但是得到現在科學實驗強有力支持的就只有“化學進化學說”，即生命是化學反應的產物。1952年，美國科學家StanleyMiller在實驗室中模擬原始地球的大氣成分和電閃雷鳴的自然環境，將甲烷、氨氣、氫氣、水蒸氣等置于密閉的容器中，進行持續一周的活化放電，得到了氨基酸——這一組成生命不可缺少的蛋白質原料。而且在1965年9月17日，以鈕經義為首的我國科學家用無生命的簡單有機化合物合成了具有生命活性的結晶牛胰島素，這一成果為人類做出了劃時代的貢獻。這些研究結果為生命起源的化學進化學說提供了有力的實驗支持。美國著名的有機化學家，哈佛大學E.J.Corry教授（1990年諾貝爾獎獲得者）曾經預言：“21世紀，化學將涵蓋醫學與化學之間的任一事情?！边@一預言很快就被美國斯坦福大學醫學院醫學教授科恩伯格所證實，科恩伯格于2001年首次在分子水平上展示了真核的轉錄過程，并因此榮獲了2006年諾貝爾化學獎。這里我們應該要特別注意的是，科恩伯格是位醫學教授，但他卻榮獲了化學獎。
3化學對醫學貢獻的未來展望
化學對醫學的發展做出了突出的貢獻并產生了深遠的影響。但是在醫學上我們仍然面臨著巨大的問題：盡管抗癌藥和抗艾滋病的藥物已經面世，但是這些疾病還未能完全被控制。生命過程是一個復雜的化學過程，只有生命過程化學的基本問題得到突破才能導致生物學和醫學的突破。這一領域可以產生突破的化學基本問題包括：活體內信息分子的運動規律和生理調控的化學機制；從化學進化到手性和生命起源的飛躍過程；如何實現從生物分子到分子生命的飛躍，如何制造活的分子，跨越從化學進化到生物進化的鴻溝；蛋白質和DNA的理論研究等。正如北大校長周其鳳先生為慶祝2011年國際化學年而寫的歌詞《化學是你，化學是我》中所描述的那樣：“你我的身心健康是化學密碼解鎖，是化學為生命密碼解鎖?！币虼耍覀冇欣碛上嘈牛S著化學學科的不斷發展，在未來的生命科學中，化學必將為我們揭開生命的奧秘，為研制治療絕癥的靈丹妙藥而再鑄輝煌。
作者：秦向陽單位：第四軍醫大學藥學院
