從青霉素的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)得到的啟示

毛永發(fā)

1 青霉素的發(fā)現(xiàn)

1928年的夏天，天氣不熱且潮濕，喜歡低溫和潮濕環(huán)境的霉菌污染了許多培養(yǎng)皿。通常弗萊明在觀察完一個(gè)培養(yǎng)皿后就會(huì)除去菌落并讓助手洗凈培養(yǎng)皿后再使用，但是他在暑假前并沒(méi)有這樣做，而是將其放置在一邊。在弗萊明回到實(shí)驗(yàn)室時(shí)他觀察到，培養(yǎng)皿發(fā)現(xiàn)青霉菌附近已生長(zhǎng)的菌落發(fā)生部分溶解，如果天氣較熱的話溶菌作用就不會(huì)發(fā)生，因?yàn)樘鞜釙?huì)使葡萄球菌先生長(zhǎng)，青霉素只能引起生長(zhǎng)過(guò)程中的細(xì)菌溶解，而不能使培養(yǎng)基上已經(jīng)生長(zhǎng)完畢的細(xì)菌溶解。弗萊明是一位意外事件的敏銳的觀察者，他對(duì)這現(xiàn)象感到好奇，并深入進(jìn)行研究。他將霉菌的孢子取出來(lái)單獨(dú)培養(yǎng)，這種霉菌生長(zhǎng)得很快，白白的像絨毛團(tuán)，慢慢變成暗綠色。弗萊明知道這是青霉屬的一種，于是他就命名為青霉素。

2 青霉素的提取困難重重

由于青霉素對(duì)熱很不穩(wěn)定，因此蒸發(fā)時(shí)必須減壓，以降低溫度，所以不得不在狹小的房間內(nèi)用簡(jiǎn)陋的設(shè)備進(jìn)行減壓蒸發(fā)，但是進(jìn)一步的分離沒(méi)有成功。盡管困難重重，弗萊明仍然認(rèn)為青霉素可能成為有用的藥物，但是科學(xué)家們對(duì)他的實(shí)驗(yàn)報(bào)告完全不感興趣。只有弗萊明的一位老朋友——雷士特利克，深信青霉素大有用處。他仔細(xì)地研究了弗萊明的文章，并開(kāi)始研究青霉素的化學(xué)性質(zhì)。雷士特利克及助手們改進(jìn)了培養(yǎng)液以代替價(jià)格昂貴的牛肉湯，并改進(jìn)了青霉素的提取過(guò)程。酸化后的青霉素溶液用乙醚提取，然后用冷凍法除去乙醚，這樣就能夠保持青霉素的殺菌效力。雷士特利克和他的助手們雖然在分離青霉素的工作中有一些進(jìn)展，但是進(jìn)一步的分離和提取并沒(méi)有成功。

弗萊明發(fā)現(xiàn)的青霉素被埋沒(méi)了10年之久。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，對(duì)傳染病的防治有急迫要求，所以抗菌藥品又成了醫(yī)藥界注意的中心。重新發(fā)現(xiàn)青霉素的任務(wù)落在弗洛利和錢(qián)恩的身上。錢(qián)恩用了很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)查閱資料，看到了有關(guān)杜伯斯的工作，也第一次看到弗萊明的有關(guān)青霉素的報(bào)告和羅斯特里克分離青霉素的報(bào)告，他們決定先集中力量研究青霉素。弗洛利研究青霉素的抗菌作用，錢(qián)恩和希特利從化學(xué)的角度上研究青霉素的分離方法。

青霉素是很難對(duì)付的化合物，很難配制，極不穩(wěn)定。它本身是弱酸性，易被熱和空氣破壞，故必須制成鹽，但純度要達(dá)到純凈極不容易。實(shí)際上弗萊明提出的青霉素含量是極低的。幸運(yùn)的是錢(qián)恩他們沒(méi)有被困難嚇退，他和同事們將原來(lái)羅斯特里克的方法加以改進(jìn)，將培養(yǎng)液用乙醚提取后再轉(zhuǎn)溶入弱堿溶液中，然后冷凍減壓蒸發(fā)得到粉末狀物，弗洛利將其稀釋50萬(wàn)倍仍然有抑制葡萄球菌繁殖的能力。由希特利發(fā)明了計(jì)算青霉素的牛津單位。弗洛利的妻子瑪麗是個(gè)醫(yī)生，這時(shí)候也參加了對(duì)青霉素的研究。1940年他們提煉出足夠做幾次試驗(yàn)的青霉素，用8只老鼠做試驗(yàn)，向其體內(nèi)注射足以致死的細(xì)菌。其中4只老鼠用青霉素來(lái)治療，其他4只老鼠不予治療，沒(méi)有治療的老鼠在16 h內(nèi)全都死亡，而治療過(guò)的老鼠全部都活下來(lái)了。

3 青霉素的生產(chǎn)

為了大量培養(yǎng)青霉菌，希特利說(shuō)服了一位制碗碟的商人為他做了75只平底鍋，可以將它們重疊起來(lái)放入溫箱中培養(yǎng)，每次可以生產(chǎn)100夸爾的培養(yǎng)液，所制得的粗制棕色粉末一部分供弗洛利試驗(yàn)用，一部分供錢(qián)恩和他的助手提純用。錢(qián)恩利用硅藻土進(jìn)行色層分離法，從4條色帶中的淡黃色色帶獲得了較純的白色粉末，經(jīng)過(guò)30億倍量的稀釋仍能殺死葡萄球菌，效果驚人。

青霉素的發(fā)現(xiàn)使我們看到了科學(xué)的成功歷程是多么漫長(zhǎng)。在科學(xué)的道路上沒(méi)有捷徑，科學(xué)探究需要敏銳觀察、不懈努力、團(tuán)隊(duì)合作。