【國家重點實驗室】呼喚香港科研氛圍 港大中大共拓綠色化學

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提到化學,不少人會想到藥物、食品添加劑,又或是誤解為與污染環境有關。其實,化學的應用還包括用簡單的分子合成新物質、發現有用的材料等。香港大學與香港中文大學共同成立的「合成化學國家重點實驗室」(下稱實驗室)主要研究新型合成物的設計、合成與應用,為製藥企業和材料公司提供技術支援。在中央科研資金「過河」和香港政府的資助下,實驗室迎來機遇和挑戰。

此乃《國家重點實驗室》系列報道之二

【國家重點實驗室.一】理大研本地抗癌藥 彌補國際醫藥研發不足

為促進香港高等院校與內地的合作,國家科技部多年來在香港批准成立了多間國家重點實驗室,合成化學實驗室便是在2010年成立。實驗室由港大和中大共建,是上海有機化學研究所(上海有機所)金屬有機化學國家重點實驗室的夥伴實驗室,研究內容包括開創和鑑別在結構和成鍵上有重要意義或有特別應用價值的新型化合物、設計和發展「綠色化學」、開拓藥物研究的生物活性有機化合物,以及有助解決能源問題的發光和功能分子。現時港大、中大及上海有機所獨立運作,結合各自優勢,促進兩地科研發展。

實驗室的主要研究人員包括擔任主任的港大化學系教授支志明、擔任副主任的中大榮休化學講座教授黃乃正、中大化學講座教授謝作偉及港大化學系講座教授任詠華,四人均為中國科學院院士,各自主導不同方向的研究:支志明負責金屬化學和光化學的研究,將化學與材料物理與工程科學相結合,以協助推動節能環保和可持續發展。

黃乃正指聘請研究員的開支較大,令資金相對緊絀。(高仲明攝)

此外,他亦會研究結合金屬藥物的化學生物學與中草藥的天然產物活性成分及醫藥開發;黃乃正負責天然及非天然化合物的有機合成;任詠華負責無機和有機金屬化學、超分子化學、光化學和太陽能的基礎,探索化學與能源的關係;謝作偉則研究碳硼烷(Carborane),為開發抗癌療法及製作有機光電材料帶來更多可能。

「我們算是比較成熟的實驗室,擁有四位來自本港的中國科學院院士,這在香港來說是相當難得的。」黃乃正一臉自豪地對記者說。他隨即如數家珍般談及實驗室取得的各式各樣科學大獎,包括有「中國諾貝爾獎」之稱的國家自然科學獎。

化學合成和藥物製造息息相關。(高仲明攝)

不會化學合成的人不會製藥

對黃乃正來說,做研究源於好奇,一旦留意到某些化學物本身很奇怪,沒有合成方式,就會研究一個方法來合成它。例如有些從植物中分離出來的天然物質,既難提取,劑量又少,不足以製成藥物的時候,他就會想辦法去合成這種物質。化學合成和藥物息息相關,黃乃正認為,不會化學合成的人是不會製藥的。美國的藥廠最重視的便是化學合成,傳統中草藥的合成亦會應用到化學合成技術。除藥學之外,化學合成技術還可以應用在醫學上,例如上文提到謝作偉研究的碳硼烷為抗癌療法作出貢獻。

在材料研究方面,實驗室與德國化工巨頭巴斯夫(BASF)合作,研究減緩塑料老化,但黃乃正強調,「化學和化學工程是兩回事」。一方面,有些化學溶劑不能用於工業生產,例如具有高毒性的苯(Benzene);另一方面,工廠對化學溶劑、溫度、壓力等等條件要求嚴格。實驗室通過與業界的合作,不僅可以幫助企業解決技術上的困難,還可以從業界的需求中找到學界研究的方向。

使用可再生的原料、設計可降解的產物等方法可達到綠色化學的目的。(高仲明攝)

綠色化學減有害物質釋放

在鑑別或合成新物質的過程中,實驗室還致力發展綠色化學——研究如何在生產過程中充分利用原料及能源,減少釋放有害物質。例如現時「點擊化學」(Click chemistry)需要銅作為催化劑,如利用帶張力的三鍵化合物作中介,便毋須使用銅,避免銅的毒性,黃乃正以往便研究過許多帶張力的三鍵化合物。

黃乃正引述美國化學家John C Warner和學者Paul Anastas有關綠色化學的12條原則,指出除了使用催化劑將廢物的量降到最低以外,還有使用可再生的原料、設計可降解的產物等可以作為綠色化學的途徑。

(高仲明攝)

縱使實驗室多年來取得不少成果,但黃乃正仍感嘆:「做科學研究真的太難了!」談起投身科研的初衷,他不認為科研的價值在於申請專利。他舉例說,「光纖之父」高錕在光通信光纖傳輸領域取得突破性成就,造就了互聯網時代的爆炸性發展,但他卻沒有為光纖申請專利,通訊技術因此可以不斷發展。「如果他申請專利一定很有錢了,可是他志不在此。」黃乃正笑道。

他又提到中大化學博士楊英洋在1990年諾貝爾化學獎得主科里(Elias James Corey)的指導下,成功用一種全新的有機合成方法製成對抗流感的「特敏福」(Tamiflu)。但楊英洋未有登記專利,期望藉此鼓勵更多科學家開發製造「特敏福」的不同方法,成功令產品數量增加一倍,降低藥價。黃乃正說:「有時候為了保護自己與學校,申請專利無可厚非,但是關乎可以造福人類的,不要為了錢做研究。」

合成化學國家重點實驗室研究開創和鑑別新物質,貢獻醫藥學和材料學。(高仲明攝)

喜見資金過河 望港府更多支援

然而,做研究很多時仍要為錢而煩惱。去年6月,24名在港的中國科學院院士、中國工程院院士聯署去信國家主席習近平,提出國家科研項目經費未能跨境在港使用,以及科研儀器入境內地的關稅問題,獲習近平「親自批示」,准許科研經費跨境。隨後不到半年的時間,中央資助各間重點實驗室的首批100萬元人民幣經費都落實到位。

回想起收到習近平的回信,黃乃正仍然感到很興奮。他認為,新措施的好處之一是能夠讓研究所用的儀器在兩地「互通」。他憶起以往想把舊的儀器運到深圳讓學生繼續使用時,內地海關會按照全新的儀器標準來打稅,但現在科研設備入境內地會獲得關稅優惠。對於內地機構因一國兩制的原故,無法在香港監察「過河」資金,他建議由管理研究經費已十分成熟的香港研究資助局負責監察,並向中央報告。

國家主席習近平於2017年6月29日至7月1日訪問香港三天。(資料圖片/黃永俊攝)

談及本港的科研政策,儘管特首林鄭月娥在其任內的第二份《施政報告》提出,每所「國家重點實驗室」每年資助由現時500萬港元提高至1,000萬港元,以支持香港科研及成果轉化工作。金額翻了一倍,但黃乃正仍表示這筆資助「唔襟使」。他說:「(資金)增加之後仍然與內地差很遠。我自己也在深圳、上海做研究,發現(在當地)資金真的不成問題!」

黃乃正進一步解釋,實驗室自成立以來一直依賴本地注資,包括創新科技署每年500萬港元的資助,但仍不足以增聘人手及購買儀器等,他以實驗室為例,研究生月薪一萬多港元,博士後三、四萬港元,以實驗室十多人來計算,單是人工支出每年便要數百萬港元。資金緊絀令每個實驗室要不斷申請各式各樣的補助金,以緩解吸引人才的資金壓力。。反觀科研團隊人數相對較多的內地,則是由科技部補助大專院校及學術研究工作,包括研究人員的工資和與研究計劃直接有關的耗材費用。

《施政報告》提出提高「國家重點實驗室」的每年資助額,以支持香港科研及成果轉化工作。(高仲明攝)

門解釋清楚科研項目,或跟隨政策的方向做研究,此舉不僅降低研究效率,也間接壓抑了科研活力。黃乃正笑道,「難怪那些拿到資金的同事會跟我抱怨說,他們做了Manager(經理)而不是Researcher(研究員)。」他期望政府能在香港設立綠色通道,為傑出的學者和團隊提供長期的研究補助金。

科研氛圍不足 香港被上海趕超

除了讓資金能夠「過河」和儀器互通之外,新措施亦有助促進兩地交流。在今年10月公布的中科院與香港地區聯合實驗室評比中,港大、中大和上海有機所合作組建的滬港化學合成聯合實驗室獲得了「優秀」評級,代表着過去五年的科研工作達到了最高標準。

黃乃正慨嘆香港與上海科研水平的差距在於人才規模。圖為上海某實驗室。(資料圖片/視覺中國)

上世紀八十年代,黃乃正曾在上海有機所任副研究員。他認為那裏是全中國做有機化學研究最好的地方。上海有機所在文化大革命動蕩時期,仍能研究出世界上第一個人工合成的蛋白質——牛胰島素,此後更首次人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。現在不但是蜚聲國際的化學研究所,亦是培養一流有機化學家的搖籃。

黃乃正在言談中流露出對上海科研水平的讚嘆,他慨嘆香港與上海科研水平的差距在於人才規模,「幸好香港是在珠江口而不是長江三角洲,不然(面對)一個幾百人的團隊怎麼贏?」他又認為,上海是內地「最洋化」的城市,它獨特的包容性讓其很容易接受外來的事物,這也許是上海能在科研上趕超香港的原因。黃乃正期望香港政府能夠加強創科政策的管理的自由度,完善相應的人才培養政策,在全社會營造「把香港打造成創新科技中心」的科研氛圍,進一步釋放香港的科研力量。

上文刊載自第139期《香港01》周報(2018年11月26日)《兩大共拓綠色化學 呼喚科研氛圍》。

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