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捨得一身剮,誓把分子工程推上馬 (2)
送交者: 酸葡萄 2004年10月13日17:30:53 於 [教育學術] 發送悄悄話

  三。分子工程研究所的位置選擇

  我個人認為我國的第一個分子工程研究所以建立在科學院的某一研究所院內更為合適。首先,我們可以利用那裡齊全的文獻資料及大型科研設備,避免重複開支。第二,他們都有很強的師資陣容,有利於教學合作和學術交流。我們還可以與他們聯合招生,由師生的共同興趣決定學生的流向,提高各自的競爭力。第三,我們可以利用他們的後勤設施,最大限度地減少有關的開支。其中,上海有機所,上海藥物所,北京感光所和北京化學所這幾個單位更合適。南方注重藥物,北方強調材料,他們各有所長。但第一選擇是上海。因為國家新藥篩選中心已經設在上海,需要分子工程來配套。加上上海分院的一些研究所比較集中,且以有機化學,生物化學和藥物化學為重點,學科間的合作與交流更易進行。對新藥開發方面的分子工程尤其有利。鄰近的上海第一醫學院也將對分子工程研究所的發展具有積極的影響。在上海分院的這些研究所當中,又以有機所為佳。因為分子工程的核心手段是化學合成,而有機所具備全國最齊全的化學文獻資料和最先進的儀器設備。北京的優勢在於中關村地區不但有許多科學院的研究所,更是全國最著名的高等學府和許多新興企業的所在地。那裡的學科更加齊全,學科間的合作具有更加廣闊的空間。從大環境來看,中關村地區具有國內最適合材料方面的分子工程研究的土壤和氣候。

  四。資金需求與預期成果

  在資金方面,分子工程研究所從成立到取得階段性的成果(前五年)約需五千萬人民幣,包括建立實驗室,購置必需的儀器設備,研究經費和人員工資及社會福利等等。扣除基本建設投資,這些資金的用途包括:

  一。至少完成十個具有世界先進水平的大型有機合成研究課題,完善高效快速合成的基本理論。平均每個大型有機合成研究課題的經費要求約一百萬人民幣。到目前為止,我國還沒有真正獨立完成過一個大型有機合成項目。

  二。創立一系列高效快速合成技術,包括一系列新的高效化學反應,開發一系列有價值的高效催化劑和新用途的試劑,為開闢分子工程研究提供強有力的手段。一個具有廣泛用途的新反應從設計到成型約需經費六十萬元;一個重要反應的重大改進約需五十萬元;一個具有廣泛用途的新試劑的開發經費約五十萬元,一個高效催化劑的應用開發約需五十到一百萬元。

  三。逐步推廣組合化學技術,發展快速篩選技術,拉開分子工程研究的序幕。初步整理出一系列有關分子工程的理論,確立一系列分子工程的整體研究方向及具體研究方法。一個新催化劑的篩選與組合開發約需一百五十萬人民幣來完成;一個新材料的篩選約需經費兩百萬;一個新藥篩選與優化約需五百萬元人民幣。

  四。至少培養出十名博士和十五名博士後,而在讀研究生與博士後的總人數五年後要求接近一百五十人;教職人員編制接近十五人。根據是:若第一年招收十五名研究生和平均每年招收五名博士後,估計到第五年將有十研究生畢業,至少有十五名博士後出站。教職人員以每年增加三人的速度計算,第五年將達到十五人。在教職人員增加的同時,招收研究生的名額也要逐年增加。若以每年增加十二人的速度計算,到第五年研究生的總人數將超過一百三十人。

  五。至少完成一個國家重點攻關項目。所需經費將由項目的難度和工作量來決定。

  六。樹立高效率科學研究的榜樣。科學研究的效率包括時間效率,經費效率和結果影響力。前五年的效率會相對比較低,因為課題啟動需要準備時間。從第二年開始,研究生人均每年將有0.5篇,博士後人均每年有0.7篇國際學術論文;在結果影響力上平均每位研究生和博士後都至少要有一篇世界水平的論文發表在最權威的學術雜誌上;在經費使用方面,平均每篇普通學術論文的經費將不超過十五萬元人民幣;影響力高的論文平均每篇不超過四十萬人民幣。與同行比較,我們不但要在論文質量上遙遙領先,而且在人均論文數量上要大大領先,在經費利用率上更要領先我們的同行。

  到第五年我們將向有關部門提交一份總結報告。如果我們達到了上述預期的目標,那麼,我們將在第二個五年計劃當中擴大編制,使教員總數在第二個五年計劃末期達到三十人,研究生與博士後的總人數達三百人以上。那時候,我們就可以開闢更大型的研究項目,把分子工程的研究工作全面鋪開並推向更大的規模。在這個發展階段,分子工程研究所每年的經費需求達到兩千五百萬人民幣(不包括通貨膨脹因素)。這一階段的基本目標包括:一。進一步發展和完善高效快速合成技術,平均每年至少完成四個具有世界先進水平的大型有機合成研究課題;二。發展與完善高級組合合成技術,並使之與快速合成技術有機地結合起來;三。逐步建立和確證(VALIDATE,註:應翻譯為定型)快速篩選技術,至少完成五個藥物篩選目標系列,優化其中的兩個;四。篩選與優化五個高效不對稱催化劑配體系列及三個新功能催化劑組成系列;五。發展與優化至少五個新材料系列。六。至少完成五個國家重點技術攻關項目。同樣,我們將在該階段的最後一年向有關部門提交一個總結報告。如果我們的目標能順利實現,那就意味着分子工程研究所的運作已經成熟。我們將是一個管理先進,學科齊全,師資雄厚的綜合研究所。每年呈獻給祖國人民的將是大量的世界一流的研究成果以及由這些成果而產生的數百億元的社會效益。

  隨着分子工程研究的不斷深入,我們還將進一步擴大研究規模,爭取在下一個五年計劃里把教職規模擴大到五十人,研究生與博士後的總人數超過六百人。不過,除了基礎研究課題和國家重點攻關項目外,運作成熟的分子工程研究所將主要依靠所取得的科研成果為其增加研究經費。其所需的年投資額相當於科學院的一個中等研究所,但其所創造的科研成果無論在質量還是數量上都將遠遠超過任何其他的大型研究所。不難想象,那時候將有許多新的分子工程研究機構不斷出現在全國各地。

  上述目標只是一些設想,具體實施可能會遇到這樣或那樣的困難。不過,如果上述目標順利實現的話,那麼,我們可以看到,分子工程研究所從啟動到運行十五年後的規模,國家以總投資約四億人民幣,折合一架波音757飛機的代價,所得的利益不僅是為國家增添了數百位高級專家和每年數百億元的經濟效益,而更重要的是為國家的科技現代化贏得了寶貴的時間和提供了重要的依據。然而,分子工程研究所的作用不僅是其本身所聚集的人才和所取得的研究成果,意義更加深遠的是其寶貴的科技管理經驗,其開闊的視野及其創新精神將隨着其培養的數百位年輕專家一起走向全國各地,激勵着整個科技行業的蓬勃發展,為我國在分子工程的各個領域走向世界先進行列打下堅實的基礎。

  五。個人的學術興趣與研究領域

  綜上所述,建立分子工程研究所是一項一本萬利的投資工程,對國家的現代化建設具有重要的意義。多年來,對知識的點點滴滴的積累使我系統掌握了目前的學術概貌和動態,對知識的執着追求培育了我一往無前的開拓精神,通過對不同領域的知識整合更使我具備了創造性的學術思想。我很自信地認為自己完全有能力承擔這項光榮而艱巨的工程。在成立分子工程研究所之後,本人將展開以下幾個領域的研究工作:

  一。創立高效有機合成設計的理論與方法。一般而言,有機合成包括路線設計與具體實施兩部分。前一部分依賴設計者的水平,而後一部分取決於實施者的技能。從我國所發表的工作看,我國的實驗技能可與世界先進水平比肩。譬如,我們有很多人能完成幾十步的合成;大多數到國外深造的博士後及訪問學者都表現了出色的實驗技能並得到了導師的好評。不過,雖然我國每年都發表很多有機合成論文,數量在世界占有相當的比重,“但我國有機合成總體的現狀,較多工作尚屬於一般改良型的合成。新的反應,新的試劑使用不多,自己發現的新反應或重大改進型的反應則更少,因此估價我國的整體水平大約相當於發達國家60年代的水平。”(摘自〖自然科學學科發展戰略調研報告,有機化學〗1994,第100頁)。我國的研究工作之所以影響力較小,主要是因為我國的合成設計水平低下。即使今天,我國的合成化學仍然難得在最權威的學術雜誌上拋頭露面。

  約二十年前,我就開始着手研究合成設計。現在,我已經總結出了關於合成設計的初步理論,將分子結構的複雜性與合成效率直接聯繫起來,並在此基礎上,進一步提出了關於合成設計的通用評估標準。以前對合成設計的評估完全憑主觀印象。對於同一合成路線的評估,不同的人得出不同的結論。有了評估標準之後,我們不但可以客觀評估別人的合成方法,我們也可以準確評估自己的合成路線設計水平。更重要的是,在合成設計付諸實施之前,我們就已經知道自己的設計是否合格。對於不及格的設計路線,就沒有理由付諸實施,更沒有理由得到資助。否則就是浪費國家資源。因此,這個標準可為我們節省時間和資源。由於達到這個標準很難,目前世界上能達到的人也是屈指可數,所以只要我們根據這個標準行事,我們就能保證我們所設計的合成路線在質量上是合格的。那麼,一個合格的合成設計一旦付諸實施,所得的結果將具有世界先進水平。我們的工作水準將進入屈指可數的行列。另一方面,對於同一個目標分子的合成,若是同時起步,設計合格的一般會率先完成。

  如果說Corey的反向合成分析(Retrosynthetic Analysis)告訴人們如何設計複雜分子的合成,那麼,我們的理論將告訴人們如何判斷和設計複雜分子的高效率合成。根據這一理論,本人已經設計出兩百多個複雜分子的高效快速合成方法,包括了目前大部分已知的最具有挑戰性的分子結構。也許有人會說,紙上設計容易,付諸實施困難。不錯,連一個本科生都知道如何做反向合成分析,也能在紙上畫幾下,對於博士生和博士導師豈不太容易了?其實,只有那些具備廣博精深的有機化學知識,對各種化學反應有透徹的了解,對反應機理的細節有準確的掌握並能熟練運用的人才能從事高水平的有機合成設計。而設計者所具有的創造性決定了合成路線的新穎性和效率。所以,要畫出合格的有機合成設計並不容易!反過來,如果連紙上畫的都不合格,那麼我們能期望實施不合格的設計會出現合格的結果嗎?

  二。高級組合合成技術的開發與應用。所謂高級組合合成指的是利用複雜分子的高效快速有機合成進行組合開發結構複雜的分子及其衍生物。普通組合合成技術只能用來合成結構簡單的有機化合物。沒有高效快速合成技術,對於複雜結構的分子,連單一合成都很困難。若要進行組合合成,那就更難了。正因為如此,複雜分子的組合合成仍然是擺在我們面前的禁區。有了高效快速合成技術這個手段之後,複雜分子的合成將變得非常簡單,連組合方法也能用上。這樣,我們將在複雜分子的開發利用上具有相當大的優勢。而且這種優勢屬於知識型和創造型,不是單靠資金或經驗就能解決的。因此,這種優勢將是長期的。雖然高級組合合成對設備的要求沒有增加多少,但在概念及方法上都與普通的組合合成有重大的區別。我們將在實踐中逐步完善。現在,我已有十幾個能應用高級組合合成技術的課題在手,只等待機會了。

  三。高效催化劑及配體的設計與開發。催化劑的催化效率與組成催化劑的金屬離子和配體密切相關。對單一催化劑而言,由於金屬離子的數目比較小,且是固定的,所以配體的設計與合成就是關鍵了。這時候,高效快速合成技術就可大顯身手了。有了這個技術,我們不但可以很快合成大量的配體,而且還可以在短期內對配體的構效關係作比較全面的研究,進而找到所要求的最優單一催化劑。對複合催化劑,我們則可以進行多變量組合,逐一優化。這個過程會牽涉到數目龐大的配體化合物,沒有高效快速合成技術,這種課題是難以展開的。更重要的是,我們將結合分子識別的知識和物理有機化學原理,在進行催化劑設計時引進一些新概念,使催化劑的效率得到空前的提高。這方面的研究也是有機化學本身的重要研究領域。本人現在已有幾個方案在手,因此,這方面的工作可隨時展開。

  四。新型特效化學反應的設計與應用。現在,單靠機遇發現新化學反應的可能性基本上不存在了。現代的高效率反應大多數是根據有機合成路線的需要而設計出來的。譬如,一個高效率的合成路線需要有一個或多個高效率的結構變換。當導致這種變換的反應還沒有記載時,人們就會創造出一種反應來實現這種變換。一旦成功,一個新的反應就誕生了。如果這個反應具有廣泛的應用,那麼,它的影響力將是巨大的。應該指出的是,化學反應的設計需要豐富的物理有機化學知識,對化學反應機理要有深入細緻的了解,對分子識別及分子相互作用的選擇性要有熟練的掌握。還有,如果設計者能清楚表明所設計的反應的獨到之處和應用前景,那麼這個新反應的威力就會很快顯示出來。由於多年對合成效率的追求,我已經設計了許多嶄新的化學反應,多種新的試劑和大量的新合成方法。這些研究課題立刻就可付諸實施。

  五。工藝流程的組合開發與快速優化。這裡所說的工藝流程主要是指那些牽涉到催化劑的流程。某些工藝流程因為轉化效率太低而導致成本太高或者伴隨着嚴重的環境污染等問題,所以需要技術革新。這時候組合開發新型催化劑就可達到快速優化工藝流程的目的。雖然這方面的工作不是我們的重點,但在我們開展主要研究課題的同時,我們自然具備了這方面的能力。所以,若有需要,我們就可以展開這方面的研究,為國內企業解決技術難題。

  六。特種有機光電材料的研究與開發。有了高級組合合成技術這個威力巨大的手段,我們就可以展開許多應用研究課題,包括有機光電材料的開發。因為材料的性能檢測大多數是通過通用儀器來實現的,所以用於快速篩選的檢測方法就容易建立。由於材料的性能受多種因素的制約,所以,這方面的研究需要多學科的通力合作。換句話說,我們需要材料科學,高分子物理及物理學等方面的專家加入我們的隊伍。

  七。有機高溫超導材料的設計與探索。目前科學界對超導材料的工作機理還不清楚,故超導材料的探索具有極大的盲目性。所以,高級組合合成技術將有廣闊的用武之地。由於一個概念上的突破有可能導致完全不同的設計方案,我們將利用合成技術的優勢,積極採用新概念和新理論,增加超導研究的成功機會。現在,我們已經有了幾個新穎的設計方案,隨時可以付出實施。

  八。多種快速篩選技術的開發與研究。我們將把注意力集中在催化劑的篩選,多種材料的篩選及多種藥物的篩選上。關於催化劑的篩選上文已經提及。材料的篩選首先根據所要求的材料性能來確立篩選手段和檢測方法,然後利用高級組合合成技術進行快速合成和高通量的篩選。相對而言,材料的篩選是比較簡單的,因為材料篩選的檢測手段是性能穩定的儀器,而藥物篩選因作用對象不同而要求檢測手段更新。由於這些檢測手段是建立在細胞模型和生物酶或動物模型的基礎之上的,別開檢測手段本身的誤差不論,細胞模型的可靠性和生物酶的準確性或動物模型的一致性往往會引進更大的誤差。所以,藥物的篩選是難度最大的,也是最昂貴的。我們將花大力氣解決這方面的問題,使我們的藥物篩選技術的可靠性大大提高,從而使我們的整體分子工程技術領先於所有的競爭對手。

  九。精確藥物靶向技術的開發與應用。許多藥物因為缺少選擇性,導致毒性特大或藥效特低而不能使用,這是導致新藥開發失敗的重要原因之一。如果有一種特殊技術能把所用的藥物精確投送到體內的病區組織或器官內,然後再把藥物釋放出來而產生效果,那麼,藥物的效能就可大大提高,而藥物的毒性則可能會大大降低。要實現這個目標,必須先搞清楚正常細胞與病原細胞的差異。然後利用病原細胞的特異性來設計藥物結構和篩選方法,使藥物分子能選擇性地與病原細胞發生作用。根據多年在生物技術公司的工作經驗,本人對這個過程已經有了粗略的了解,也清楚做這樣的工作需要與什麼樣的人合作,要解決什麼樣的技術問題等等。因此展開這方面的工作還是有相當的基礎的。

  十。藥物新製劑及緩釋技術的開發。根據本人近幾年對國內醫藥工業界的了解,這方面的技術是最受歡迎的。主要原因是投資少,見效快,風險低。新製劑可望提高藥物的穩定性和生物攝取率,這樣藥物的劑量就可以減少,從而降低藥物的毒性或副作用。把針劑變成口服劑不但可減輕病人的痛苦,還能為病人帶來用藥方便。如果藥效相當,那麼,口服劑就有明顯的市場優勢。緩釋技術主要是用來降低藥物的副作用和提高藥物的半衰期,以降低藥物的使用頻率或每日用藥次數,給病人提供方便。新型配方技術和化學改造技術是提高藥物的生物攝取率和實現緩釋的基本途徑。本人現在的工作單位便是致力於這方面研究的公司之一。我們有信心在國內展開這方面的工作。

  對於上述前五個領域,我有充分的把握達到預期的要求;對於後五個領域,亦有相當大的信心,但需要與有關的專家進行全面的合作。我將積極邀請一批優秀留學生回國參加這項工程,也歡迎國內有真才實學的專家學者加入這個行列。在我所聯繫的眾多有興趣的留學生當中,XXX博士,XXX博士,XX博士,XXX博士和XXX博士都表示對這項工程有相當大的興趣並提交了其個人簡歷。有人說,回國建設這項工程將會給留學生個人帶來很大的風險和經濟損失。但我們都明白,個人的得失與國家利益相比又能算得了什麼呢?

  隨信寄上我的簡歷,一封自我介紹信及本人對某些基礎科學理論的興趣,四個有關天然產物合成技術的研究課題(其中兩個天然產物,包括海南粗榧內酯Hainanolide,亦稱三尖杉內酯Harringtonolide,和勾吻素Koumine是我國分離提純的。我手上還有十幾個完整的大型有機合成研究計劃〖PROPOSAL〗並準備在需要時提交給有關部門)和幾組複雜的天然產物分子研究課題。本來我可以提交學術價值更高的天然產物的高效快速化學合成研究計劃,選擇這些中等難度的天然產物分子作為高效快速合成的研究課題只是因為它們出自中草藥,對它們進行高效快速合成也就證明了我們具有對它們進行快速結構改造的能力。因此,這些課題本身就可當作新藥開發研究的雛形。

  為防止利益衝突,我希望審閱者本人目前沒有開展與上述四個課題(註:PROPOSAL)的任何一個相同或相似的研究。因為某些細節牽涉到保密技術,所以除了上述四個合成技術研究課題提交詳細計劃外,其他的課題,如有機高溫超導材料,某些新藥開發等的詳細研究計劃則要等到適當的時候再提交給有關部門。有關新型催化劑的設計與篩選的詳細研究計劃也屬於以後提交的內容。因為我的中文輸入速度太慢,沒來得及將上述材料打印成中文,請見諒!

  現在,我已經為回國作好了充分的準備。所以,請有關部門給我一個回國論證答辯的機會。我們的夢想一定會變成現實!謝謝您的支持!

  我的聯繫電話是:XXXXXXX;email:XXX??@XXXXXXXXX.我的住址是:CAUSA.直接聯繫或通過駐舊金山領事館聯繫均可。謝謝您!

   邱發洋

   2001年9月23日

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