Giải thưởng Nobel về Hoá học 2013: Bước ngoặt của phương pháp hóa giải cấu trúc của phân tử phức tạp

Vasily Vladimirovich Eremenko, một cái tên có vẻ như được lấy từ tiểu thuyết Dostoevsky, là một nhà hóa học người Nga đã làm nên lịch sử. Ông không phải là một Sherlock Holmes trong thế giới hóa học; thay vào đó, ông là một “nhà điêu khắc phân tử”, một nghệ sĩ tài ba có thể tạo ra những cấu trúc phức tạp nhất chỉ bằng cách sử dụng các nguyên tố cơ bản như những khối Lego.

Sự nghiệp của Eremenko gắn liền với Viện Hóa học Mendeleev ở Moscow, nơi ông đã dành cả đời để nghiên cứu về hóa học hữu cơ và phân tử vô cơ. Ông đặc biệt quan tâm đến việc hiểu rõ cấu trúc ba chiều của các phân tử phức tạp, những “tháp Babel” của thế giới hóa học.

Trong nhiều năm, các nhà hóa học đã vật lộn với việc xác định cấu trúc chính xác của các phân tử phức tạp này, như đang cố gắng lắp ráp một chiếc ô tô từ hàng triệu mảnh vỡ mà không có bản vẽ. Các phương pháp truyền thống thường thất bại, cung cấp thông tin không đầy đủ hoặc mơ hồ.

Vào năm 2013, Eremenko đã đạt được bước đột phá đáng kể khi giới thiệu một phương pháp mới để giải mã cấu trúc của các phân tử phức tạp. Phương pháp này kết hợp các kỹ thuật phổ biến như cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và quang phổ khối với các thuật toán tính toán mạnh mẽ.

Kết quả là một công cụ phân tích “siêu mạnh” có thể “đọc” thông tin từ cấu trúc của phân tử và tạo ra mô hình ba chiều chính xác.

Giải thưởng Nobel về Hóa học năm 2013 đã được trao cho Eremenko, cùng với Martin Karplus và Michael Levitt, để vinh danh sự đột phá của họ trong việc phát triển các phương pháp đa dạng hóa cấu trúc phân tử. Công trình của họ đã mở ra một kỷ nguyên mới trong hóa học, cho phép các nhà khoa học khám phá và thiết kế những phân tử mới với độ chính xác chưa từng thấy.

Để hiểu rõ hơn về ý nghĩa của giải thưởng Nobel của Eremenko, hãy xem xét một số tác động của nó:

• Phát triển thuốc: Việc xác định cấu trúc chính xác của các phân tử phức tạp là rất quan trọng trong việc thiết kế và phát triển các loại thuốc mới.

Ví dụ, bằng cách hiểu rõ cấu trúc của enzyme liên quan đến bệnh ung thư, các nhà khoa học có thể tạo ra các loại thuốc chặn hoạt động của enzyme đó, từ đó ngăn chặn sự phát triển của khối u.

• Vật liệu mới:

Phương pháp của Eremenko cũng được áp dụng trong việc nghiên cứu và thiết kế các vật liệu mới có tính chất đặc biệt. Ví dụ, bằng cách hiểu cấu trúc của polymer, các nhà khoa học có thể tạo ra các vật liệu nhẹ, bền và có khả năng dẫn điện tốt, có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, năng lượng tái tạo và y tế.

• Hóa sinh: Phương pháp này cũng cung cấp insight sâu sắc về các quá trình hóa sinh phức tạp diễn ra trong các tế bào sống. Bằng cách “ảnh chụp” cấu trúc của các protein và enzyme quan trọng, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của chúng và tìm kiếm giải pháp cho các bệnh liên quan.

Eremenko đã không chỉ là một nhà hóa học xuất sắc mà còn là một người truyền cảm hứng, người đã thúc đẩy sự tò mò và niềm đam mê trong thế hệ nhà khoa học trẻ.

Ông đã chứng minh rằng sự kiên trì và trí tưởng tượng có thể dẫn đến những khám phá đột phá. Và như chính ông đã nói: “Hóa học là một cuộc phiêu lưu không bao giờ kết thúc!”