化学贡献发展医学论文

1古代医药学对化学发展做出的重要贡献

中国古代的神农尝百草（《淮南子•修务训》）使人们认识到某些植物的汤液对疾病有治疗作用。这便是人类医学科学的开端——中药的重要起源。从中国的商代以后汤液成为中药的主要剂型。然而，草药虽然能够治病，但并不能延长人的寿命。而封建王朝的最高统治者——皇希望长生不老，永远处于统治地位。因此，自战国以来，在中国历代皇帝的支持下，便产生了一个长期繁荣不衰的职业——炼丹。起源于道家学派的炼丹家相信，只有自身不腐败的药物才能使人长生不老，青春永驻。当时，人们所用的草药当然做不到这一点，惟有金石能充当这一角色。

我国晋代著名的道教学者、炼丹家和医药学家葛洪（公元284～354年）所著的《抱扑子•内篇》金丹卷中就明确记载：草木之药“煮之则烂，埋之则腐”，而“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这就是说，用中草药炼丹是不行的，因为它们容易腐烂。而朱砂加热后可变成水银和硫磺，反过来水银与硫磺在冷却的条件之下又可转变为朱砂。因此，服用朱砂炼制的丹药，人的生命就像朱砂与水银能互变那样，往返循环，生生不息。并把丹砂（HgS）称为长生不老药的极品。这是丹砂与水银、硫磺进行可逆化学反应的最早的明确记录。这一反应也是我们日常生活中的化学。例如：当水银温度计打碎了之后，洒落在地面的水银容易蒸发，而以蒸汽的形式被人所呼吸，从而引起汞中毒。在这种情况下，我们通常的做法是在水银上面撒一些硫磺，使之变为HgS，而HgS在常温下是没有挥发性的。有“药王”之称的唐代著名医学家孙思邈（公元581～682年）也是一位非常著名的炼丹大师。他在炼丹过程中发现了黑火药，在其著作《伏硫磺法》中记载了黑火药的配方：两份硝石+三份碳+一分硫。这三种物质一旦发生化学反应，就在短时间内产生大量的气体，从而产生爆炸。这就是我国古代的四大发明之一。这一技术直到公元8世纪才传到阿拉伯。阿拉伯人把硝石称为“中国雪”，而波斯人（今伊朗人）则称其为“中国盐”。虽然炼丹家们寻找长生不老药的梦想最终破灭，但却在炼丹的过程中创造了很多有趣的新方法和新物质，例如淮南王刘安在组织其门客炼丹过程中偶然发现了豆腐，而被称为豆腐的鼻祖，也把自己造就成了化学家。正因为如此，英国自然科技史专家李约瑟（1994年当选为中国科学院外籍院士），根据中国古代在炼丹术等方面的成就，在其著作《中国科学技术史》中提出了“医药化学源于中国”的论断，认为“整个化学的最重要的根源之一，是地地道道从中国传出去的”。到了16世纪初，药物化学家的奠基者、瑞士科学家巴拉塞尔士首先把矿物质作为药物使用，提出化学的目的是制造药剂。他认为有病就是缺盐、水银和硫磺这三种要素之一（分别比作为肉体、灵魂、精神）。为了治病就要服用所缺的要素。而为了获得能够治疗疾病的药物，必然要进行化学实验，因此，在这些实验过程中，人们便发现了硝酸、盐酸、硫酸、氨和矾等化合物，也产生了元素、化合物、化学试剂等概念，从而推动了化学的发展。

2化学的发展对医学所做的贡献

巴拉塞尔士作为医学的改革者，极力反对伽仑及阿维森纳的学说，并引导人们注意到化学对医学及药学的莫大用处。他的这种主张随着科学的不断发展而逐渐被证实。随着唯物主义哲学和化学的发展，人们坚信能够治病的这些植物中肯定存在着内在的物质基础。结果在19世纪初，化学家们从药用植物中寻找到了具有药用价值的小分子有机化合物。例如：1763年，爱德华•斯通（EdwardStone）在伦敦皇家学会宣读了题为“关于柳树皮治愈寒颤病成功的报告”。1828年，法国药剂师亨利•勒鲁克斯（HenriLeroux）与意大利化学家拉斐尔•皮里亚（RaffaelePiria）利用化学手段从柳树皮中提纯出了其有效成分水杨酸，化学名是邻羟基苯甲酸。1860年，德国拜尔公司化学家赫尔曼•科尔贝（HermanKolbe）成功实现了水杨酸的人工合成。但是水杨酸对口腔、食道和胃壁的黏膜有严重的刺激作用，从而使其在医学应用中受到了严重限制。为了解决这一问题，化学家们首先想到的是将其改为酸性较小的钠盐（水杨酸钠），这虽然减小了其刺激性，但却具有令人不愉快的甜味，导致大多数患者不愿意服用。到了1893年，德国Bayer公司的化学家费利克斯•霍夫曼（FelixHoffmann）对水杨酸进行了改造，制成了乙酰水杨酸。水杨酸与乙酰水杨酸具有相同的医学性质，但后者却没有令人不愉快的味道和对黏膜的高度刺激性，这就是“万灵药”阿司匹林。这个例子说明人们已经可以用化学的方法去改变天然产物的结构，使之成为更为理想的药物。1928年，英国细菌学教授弗莱明发现了人类第一个抗生素药物青霉素。虽然弗莱明发现了青霉素，但是青霉素培养液中所含青霉素的量太少，加上他化学底子比较薄弱，一直没法找到富集浓缩青霉素的技术，很难从中提取足够的数量供临床研究使用。因此，弗莱明只好暂时停止了对青霉素的培养和研究工作。

直到1935年，澳洲药理学家弗洛里和侨居英国的德国生物化学家钱恩合作解决了青霉素的富集、浓缩这个技术问题，才使得青霉素真正成为服务于人类的良药。青霉素的大量生产挽救了千百万患有肺炎、梅毒、猩红热等疾病的患者的生命。青霉素的发现被公认为是第二次世界大战中与原子弹和雷达相并列的第三个重大发明。正是因为弗莱明、弗洛里和钱恩对改善人类健康和延长人类寿命所做出的突出贡献，他们三人共同分享了1945年的诺贝尔生理学和医学奖。同样，我国的科学家们在推动医药学的发展和改善人类的健康方面也做出了重要的贡献。2011年，我国药理学家屠呦呦教授获得了仅次于诺贝尔奖的世界级大奖——美国拉斯克－狄贝基临床医学研究奖（LaskerDeBakeyClinicalMedicalResearchAward），以表彰她在青蒿素（Artemisinin）的发现及将其应用于治疗疟疾方面所做出的杰出贡献。这一医学发展史上的重大发现，每年在全世界，挽救了数以百万计疟疾患者的生命。这是迄今为止中国生物医学界获得的世界级最高奖项。青蒿作为药物使用，首次记载于《五十二病方》（公元前168年左右）中，这本书出土于马王堆三号汉墓。书中详细描述了如何用青蒿来舒缓痔疮。在公元340年间东晋医药学家葛洪在其著作《肘后备急方》中，明确记载了青蒿能够治疗疟疾：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”屠教授正是根据这一段文字记载受的启发，改变了传统的提取方法，在经过190多次的失败之后，于1972年11月8日从青蒿中获得了其有效成分——青蒿素的单体。1973年，作为其结构研究的一部分，屠呦呦对青蒿素的结构进行修饰，得到了双氢青蒿素，其药效比青蒿素高10倍。双氢青蒿素的合成奠定了合成其他衍生药物的基础。1984年初，上海有机所周维善院士课题组实现了对青蒿素的人工全合成。另外一个极为重要的例子就是哈尔滨医科大学第一附属医院中医科张亭栋教授发现As2O3可以治疗M3型白血病的原创性研究。他从民间中医中得到一个秘方：砒霜、轻粉（HgCl）和蟾蜍可用于治疗淋巴结核和癌症。而张亭栋将这个配方主要用于治疗白血病的研究，并分别检测这三种药物在治疗中的作用。通过研究，他发现其有效成分为As2O3，并于1973年在《黑龙江医药》上发表了As2O3用于治疗白血病的开创性论文[4]。1979年，他们在《黑龙江医药》上再次，明确指出As2O3对M3型白血病效果最好，从而清晰地奠定了人类今天的认识：As2O3可以治疗白血病，特别是M3型白血病[5]。1998年美国康奈尔医学院的Soignet教授将张亭栋的研究结果用于临床治疗并将其治疗结果和可能的作用机制发表于世界最权威之一的医学杂志《新英格兰医学杂志》，从而导致了国际医学界广泛接受As2O3对M3型白血病的治疗作用。而且相关药品已经通过美国FDA批准正式上市。

此外，医药史上具有里程碑意义的药物还有很多。例如1908年德国科学家埃尔利希课题组从合成的上千种含砷化合物中筛选出能够用于治疗梅毒的化学药物——砷凡纳明，从而开启了化学合成药物治疗的时代；1911年，波兰化学家CasmirFank在谷物中发现了维生素B1，并且发现缺乏维生素B1会患脚气病，随后新的维生素被不断地分离纯化并进行了结构的鉴定，使人们认识到维生素缺乏与疾病的关系；1932年德国生物化学家多马克发现的第一个磺胺类抗菌药——百浪多息；1963年美国化学家瓦尼（M.C.Wani）和沃尔（MonreE.Wall）从红豆杉中分离到了抗癌活性成分——紫杉醇（taxol）等等，这些重要药物的发现无不与化学的分离和确定结构的技术有关，见证了化学对医学的深远影响和重大作用。化学手段已经成为医学研究的一个非常重要的技术支撑。如可以用先进的化学手段来测定基因的结构、基因的序列，还可以利用化学手段去改变基因的结构，在基因上连接一个小分子或通过基因的对接来改良基因、甚至创造出新的基因。例如我们现在所见的一些转基因的食品——大豆和玉米等都是通过基因的改变来实现的。这些成就将为人类抵抗遗传性疾病及恶性肿瘤等现阶段无法治疗的疾病提供一种可能的方法。生命过程是无数化学变化的综合体现。尽管关于生命起源的学说很多，但是得到现在科学实验强有力支持的就只有“化学进化学说”，即生命是化学反应的产物。1952年，美国科学家StanleyMiller在实验室中模拟原始地球的大气成分和电闪雷鸣的自然环境，将甲烷、氨气、氢气、水蒸气等置于密闭的容器中，进行持续一周的活化放电，得到了氨基酸——这一组成生命不可缺少的蛋白质原料。而且在1965年9月17日，以钮经义为首的我国科学家用无生命的简单有机化合物合成了具有生命活性的结晶牛胰岛素，这一成果为人类做出了划时代的贡献。这些研究结果为生命起源的化学进化学说提供了有力的实验支持。美国著名的有机化学家，哈佛大学E.J.Corry教授（1990年诺贝尔奖获得者）曾经预言：“21世纪，化学将涵盖医学与化学之间的任一事情。”这一预言很快就被美国斯坦福大学医学院医学教授科恩伯格所证实，科恩伯格于2001年首次在分子水平上展示了真核的转录过程，并因此荣获了2006年诺贝尔化学奖。这里我们应该要特别注意的是，科恩伯格是位医学教授，但他却荣获了化学奖。

3化学对医学贡献的未来展望

化学对医学的发展做出了突出的贡献并产生了深远的影响。但是在医学上我们仍然面临着巨大的问题：尽管抗癌药和抗艾滋病的药物已经面世，但是这些疾病还未能完全被控制。生命过程是一个复杂的化学过程，只有生命过程化学的基本问题得到突破才能导致生物学和医学的突破。这一领域可以产生突破的化学基本问题包括：活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机制；从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程；如何实现从生物分子到分子生命的飞跃，如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟；蛋白质和DNA的理论研究等。正如北大校长周其凤先生为庆祝2011年国际化学年而写的歌词《化学是你，化学是我》中所描述的那样：“你我的身心健康是化学密码解锁，是化学为生命密码解锁。”因此，我们有理由相信，随着化学学科的不断发展，在未来的生命科学中，化学必将为我们揭开生命的奥秘，为研制治疗绝症的灵丹妙药而再铸辉煌。

作者：秦向阳单位：第四军医大学药学院