Nobelova cena za chemii [update 2024]

Všechno to začalo u něj – Alfreda Nobela

Alfred Nobel byl původcem myšlenky udělovat ceny za výjimečné počiny. Byl vynálezcem, podnikatelem, vědcem a obchodníkem. Psal také básně a divadelní hry. Nesmírně bohatý a pestrý život tohoto švédského inženýra nelze popsat jen pár větami. V roce 1862 otevřel budoucí zakladatel Nobelovy ceny továrnu na výrobu výbušného a vysoce nestabilního nitroglycerinu. Jeden z nekontrolovaných výbuchů v továrně měl za následek smrt jeho bratra. Po zkonstruování rozbušky se proslavil jako vynálezce a zároveň rozšířil své jmění jako výrobce výbušnin. Nejznámější je vynálezem dynamitu v roce 1867. Mezi jeho mnohé vynálezy patří primer, tryskací želatina a také balistit. Celkem Nobelovi vděčíme za více než 350 patentů v různých zemích. Jeho různorodé zájmy se odrazily a staly se základem pro cenu, kterou dále založil, základy, pro něž položil v roce 1895. Tehdy sepsal svou poslední vůli, kde zanechal velkou část svého rozsáhlého majetku, aby založil cenu. Cena pojmenovaná po něm se uděluje za výjimečné úspěchy, protože on sám významně přispěl k pokroku lidstva. Můžeme jen spekulovat, proč se rozhodl zasvětit své jmění objevům a světu vědy. Jako člověk měl Alfred Nobel málo slov. Je pravděpodobné, že se nikdy nikomu nesvěřil, proč se měsíce před svou smrtí rozhodl. Dnes se předpokládá, že byl ovlivněn jistým incidentem z roku 1888, který mohl podnítit řadu úvah a vyvrcholit založením Nobelovy ceny. V roce 1888 zemřel Alfredův bratr Ludvig ve francouzském Cannes. Noviny informovaly o Ludvigově smrti, ale spletly si ho s Alfredem a otiskly titulek „Obchodník se smrtí je mrtvý“.

Kdo byl prvním laureátem Nobelovy ceny za chemii?

Laureáti obdrželi Nobelovu cenu poprvé v roce 1901, čtyři roky po smrti Alfreda Nobela. Nobelovu cenu za chemii získal Jacobus van ‘t Hoff. Byl zakladatelem moderní fyzikální chemie. Nobelův výbor odůvodnil van ‘t Hoffův výběr následovně: „jako uznání mimořádného příspěvku k objevu zákonů chemické dynamiky a osmotického tlaku v roztocích“. Tento holandský chemik měl značný vliv na vývoj chemie a teorie, které navrhoval, se používají dodnes. V roce 1874 vysvětlil jev optické aktivity tím, že předpokládal, že chemické vazby mezi uhlíkem a sousedními atomy směřují k rohům pravidelného čtyřstěnu. Zajímavé je, že za tento převratný návrh nedostal Nobelovu cenu za chemii. Ve 22 letech publikoval své revoluční myšlenky, které chemiky přivedly k tomu, že molekuly vnímali jako předměty se specifickou strukturou a trojrozměrnými tvary. Představil také moderní koncept chemické afinity. Prokázal podobnost mezi chováním zředěných roztoků a plynů. Jacobus van ‘t Hoff také pracoval na teorii disociace elektrolytu, kterou Svante Arrhenius představil v roce 1889. Prostřednictvím svých studií poskytl van ‘t Hoff fyzikální zdůvodnění Arrheniusovy rovnice.

Marie Skłodowská-Curie

Mezi laureáty Nobelovy ceny za chemii patří Marie Skłodowska-Curie. Dvakrát se stala laureátkou této prestižní ceny. Podruhé ji získala společně se svým manželem, v oboru fyzika za výzkum radioaktivity. Její mimořádné vědecké úspěchy a respekt, který si získala v době, kdy většina univerzit nepřijímala ani ženy a ona sama si své právoplatné místo ve světě vědy musela vybojovat, budí velký obdiv. V roce 1911 obdržela Marie Skłodowska-Curie Nobelovu cenu za chemii, tentokrát samostatně. Nobelova komise se rozhodla ocenit ji za objev dvou radioaktivních prvků – radia a polonia. Po tomto objevu Marie pokračovala ve výzkumu jejich vlastností. V roce 1910 se jí podařilo vyrobit čisté radium. Tímto způsobem nade vší pochybnost dokázala, že nový prvek skutečně existuje. V průběhu svého dalšího výzkumu také zdokumentovala vlastnosti, které charakterizovaly radioaktivní prvky a jejich sloučeniny. Díky práci tohoto polského laureáta Nobelovy ceny se radioaktivní sloučeniny staly významným zdrojem záření jak ve vědeckých experimentech, tak v medicíně, kde se používají k léčbě rakoviny. Marie udržovala po celý život své styky s Polskem. Vítězové polských stipendií by pracovali v Institutu Radium založeném z její iniciativy v Paříži. Sama přednášela v Polsku a publikovala četné články prezentující účinky svých experimentů v polských vědeckých časopisech. Marie Skłodowska-Curie je první ženou z Polska a vlastně celého světa, která tuto prestižní cenu vyhrála, a doufáme, že ne poslední.

Nejdůležitější objevy oceněné Nobelovou cenou za chemii v posledních letech

Při výběru laureátů Nobelovy ceny se Nobelova komise řídí kritériem uznání především objevů pro lidstvo přelomových, které rozšiřují úroveň současného poznání v daném oboru. Méně často se cena uděluje za konkrétní vynálezy. Měli bychom si však pamatovat, že revoluční teorie jsou často následovány mnoha patenty, které mění náš každodenní život. V roce 2015 byli laureáty Nobelovy ceny za chemii Tomas Lindahl, Paul Modrich a Aziz Sancar. Získali toto vyznamenání za mechanistické studie opravy DNA. Výzkum, který provedli, vysvětlil na molekulární úrovni, jak jsou buňky schopny opravit poškozenou DNA, a tedy jak jsou schopny chránit genetickou informaci. Laureáti Nobelovy ceny za chemii tak přispěli ke zkoumání mechanismů vzniku rakoviny. To ukazuje, že nádory jsou důsledkem poruch v opravných procesech. K takovému poškození dochází v našem těle neustále. Nejčastěji je způsobena činiteli, jako jsou volné radikály nebo záření. Výzkum těchto tří vědců poskytl základ pro pochopení mechanismu evoluce živého světa. Jejich úspěchy se uplatňují při vývoji moderní léčby rakoviny. Roger D. Kornberg ze Spojených států amerických obdržel v roce 2006 Nobelovu cenu za chemii za výzkum molekulárního mechanismu transkripce v eukaryotických buňkách. Jeho vědecká práce pokrývá problematiku kopírování genetického materiálu, který je uložen v buněčné DNA. Aby genetický materiál fungoval, je nutné jej ‚zkopírovat‘ neboli přepsat z DNA na RNA a následně na proteiny. Laureát Nobelovy ceny prokázal, že jde o základní proces pro život všech buněk. Dále vyvinul model, který vysvětlil jeho fungování. I tento výzkum přispěl k pokroku v medicíně. Velmi usnadňuje práci při léčbě mnoha nemocí a genetických poruch. Takové poruchy vytvářejí nejen nebezpečný potenciál pro rozvoj rakoviny, ale také srdečních chorob a různých zánětlivých stavů. V roce 2011 byla udělena Nobelova cena za chemii za objev ve světě vědy, který byl mimořádně unikátní. Izraelský rodák Daniel Shechtman objevil takzvané kvazikrystaly, chemické struktury, které svou strukturou připomínají mozaiku. Tato událost byla obzvláště průlomová, protože dříve byla existence těchto struktur považována za nemožnou. Kvazikrystaly mají zvláštní formu pevné látky, kde se atomy uspořádávají do zdánlivě pravidelné, ale neopakující se struktury. Je tedy nemožné identifikovat jejich primitivní buňky. Shechtman objevil kvazikrystaly v roce 1982. Vědecký svět se tehdy na tento objev díval s velkou skepsí. Shechtman se několik měsíců neúspěšně snažil přesvědčit své kolegy, že měl pravdu. Nakonec byl požádán, aby opustil výzkumný tým. Teprve v roce 1987 francouzští a japonští vědci potvrdili Shechtmanův objev z doby před pěti lety.

Nobelova cena za chemii v roce 2024

Rozhodnutím Královské švédské akademie věd byla Nobelova cena za chemii pro rok 2024 rozdělena mezi Davida Bakera , Demise Hassabise a Johna Jumpera . Úspěchy laureátů mají společný prvek – práci na struktuře a designu proteinu. První polovinu ceny převzal David Baker. Americký biochemik byl oceněn za svůj výzkum počítačového designu proteinů , který umožňuje vědcům vytvářet zcela nové kombinace těchto struktur, které se v přírodě nenacházejí. Po mnoho let tým vedený Bakerem studoval způsoby, jak vytvořit neobvyklé proteinové struktury. V roce 1999 vědci vyvinuli algoritmus nazvaný Rosetta pro sestavení krátkých fragmentů strukturálně nesouvisejících proteinů, a tak také predikovali jejich uspořádání, spojení a další interakce. Implementace a zdokonalení Rosetty bylo důležitým krokem, který poskytl základní nástroj pro další výzkum. Jen o pár let později, v roce 2003, David Baker a kolegové publikovali proteinový design s propracovanou, specializovanou strukturou, originálním skládáním a sekvencí zcela odlišnou od dříve známých proteinů. Od té doby jeho výzkumný tým neustále vyvíjí inovativní proteiny se širokou škálou potenciálních aplikací: od léčiv a vakcín až po nanomateriály a miniaturní senzory. Na druhou stranu, britský vědec Demis Hassabis a Američan John Jumper, spojený s Google DeepMind, byli oceněni za vývoj modelu umělé inteligence AlphaFold2 , který dokáže přesně předpovídat 3D struktury proteinů na základě jejich aminokyselinových sekvencí. Program byl poprvé implementován v roce 2018 (nyní známý jako AlphaFold1), následně přepracován a zdokonalen v roce 2020 a byl založen na technologii hlubokého učení AI. Specializovaná neuronová síť ukazuje uspořádání 3D modelu s extrémní přesností i pro velmi složité molekuly. Objev vyřešil problém, který se vědci po desetiletí snažili rozluštit, přispěl k pochopení funkce proteinů v organismech a urychlil vývoj nových léků. Práce těchto tří vědců má velký význam pro obory, jako je medicína, biotechnologie a výzkum bakteriální rezistence vůči antibiotikům či dokonce degradace plastů v životním prostředí. Prostřednictvím jejich výzkumu je možné navrhnout proteiny s novými, dříve neznámými funkcemi, což otevírá dveře mnoha vědeckým a technologickým inovacím. Oceněné studie ukazují, jak může kombinace umělé inteligence s biochemií způsobit revoluci ve vědě o proteinech a prospět mnoha aspektům života.

Nobelova cena za chemii v roce 2023

Rok 2023 nám přinesl dobré zprávy ze světa vědy! Tým tří vědců – Moungi G. Bawendi z Massachusetts Institute of Technology, Louis E. Brus z Kolumbijské univerzity a Alexej I. Ekimov z Nanocrystals Technology Inc., získali Nobelovu cenu za chemii . Cena byla udělena za „ objev a syntézu kvantových teček “. Vědci přispěli k rozvoji kvantové mechaniky vývojem nanočástic s extrémně obrovským potenciálem. Kvantové tečky jsou nanočástice s velikostí od několika do několika desítek nanometrů a jedinečnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Patří do skupiny polovodičových nanokrystalů a svou velikostí je předurčují pro nanotechnologické aplikace. Jejich hlavní účinek je založen na absorpci a emisi záření. V roce 1981 byly kvantové tečky poprvé syntetizovány ve skleněné matrici letošním laureátem – Alexejem Ekimovem. O dva roky později stejnou strukturu získal v koloidní suspenzi další z oceněných vědců – Louis Brus. V současné době lze tyto nanočástice získat mnoha různými chemickými reakcemi. Jednou z aktuálně nejoblíbenějších a běžně používaných syntetických drah je však metoda patentovaná výzkumným týmem pod vedením Moungi G. Bawendi, která umožňuje získat téměř dokonalé molekuly. Neobvyklé optické a elektronické vlastnosti těchto nanostruktur (včetně vysokého koeficientu útlumu a nelineárních procesů v nich probíhajících) poskytují široký prostor pro jejich uplatnění v mnoha oblastech vědy a techniky. Zlepšená fotostabilita kvantových teček umožňuje jejich efektivní využití v lékařské diagnostice. Mají delší a lepší účinek ve srovnání s běžnými kontrastními látkami, barvivy a dalšími indikátory. Výše uvedené vlastnosti umožňují použití těchto nanočástic v komplexní protirakovinné léčbě. Pokračuje také výzkum jejich antibakteriálního potenciálu. Kvantové tečky se také používají k vyzařování světla z televizních obrazovek s vysokou přesností obrazu a také z LED lamp. Používají se také ve fotovoltaických zařízeních a mnoha dalších zařízeních. Podle vědců jsou kvantové tečky budoucností vyvíjející se „flexibilní elektroniky“, malých senzorů a kvantové kryptografie.

Nobelova cena za chemii v roce 2022

V roce 2022 se Královská švédská akademie věd rozhodla udělit Nobelovu cenu za chemii třem lidem. Letošními vítězi této prestižní ceny jsou Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal a K. Barry Sharpless. Byli odměněni za „vývoj klikací chemie a bioortogonální chemie“. Karl Barry Sharpless a Morten Meldal se zasloužili zejména o vývoj funkční formy klikací chemie. Výbor zdůraznil jedinečnost této metody, která umožňuje provádět rychlé a jednoduché reakce bez vedlejších produktů. Je třeba také podtrhnout, že Karl Barry Sharpless obdržel Nobelovu cenu již podruhé. Poprvé byl oceněn v roce 2001 za svůj výzkum používaný k syntéze srdečních léků, takzvaných beta-blokátorů. Carolyn Ruth Bertozzi je zodpovědná za rozšíření vědeckého slovníku o termín „bioortogonální chemie“. Poprvé byl použit již v roce 2003 a od té doby se obor účinně rozvíjí a zlepšuje naše znalosti o procesech probíhajících v živých buňkách. „Chemie kliknutí“ je přirovnávána ke stavebním strukturám z kostek LEGO. Použitím specifických fragmentů molekul je můžeme spojit a vytvořit sloučeniny vysoké složitosti a rozmanitosti. Kombinace relativně jednoduchých „chemických bloků“ umožňuje prakticky neomezenou diverzitu molekul. Bioortogonální chemie umožňuje sledovat chemické procesy, které probíhají v živých buňkách, aniž by došlo k jejich poškození. To dává příležitost zkoumat nemoci existující uvnitř buněk nebo ve složitých organismech. Ovlivňuje výzkum letošních nositelů Nobelovy ceny náš každodenní život? Ano, hodně! Mechanismy, které popsali, lze uplatnit zejména ve farmacii a medicíně, například pro zefektivnění výroby léčiv. Dnes je to velmi často složité a tím i časově náročné a drahé. Click chemie a bioortogonální chemie zefektivní takové procesy, jako je channeling antineoplastických léků, ale také rozšíří naše znalosti a úspěchy v oblasti antibiotik, herbicidů a diagnostických testů. Kromě toho budou řídit pokrok v syntéze takzvaných inteligentních materiálů, protože bude snadné skládat jednotlivé prvky dohromady. Již nyní je bioortogonální chemie celosvětově známá a používá se ke sledování různých biologických procesů, zejména v oblasti boje proti nádorům. Kombinace těchto nových technologií nám umožňuje dozvědět se více o buňkách a biologických procesech. Tvorba komplexních molekul spojením jednotlivých prvků značně omezí nebo zcela eliminuje tvorbu vedlejších produktů.

Nobelova cena za chemii v roce 2021

V roce 2021 přijal Nobelova komise rozhodnutí, které se liší od rozšířených spekulací, že cena by měla být udělena vědcům odpovědným za vytvoření inovativních RNA vakcín. Tuto Nobelovu cenu za chemii za rok 2021 získali Benjamin List a David MacMillan. Získali toto vyznamenání za vývoj asymetrické organické katalýzy. Někteří tento nástroj na stavbu chemických molekul otevřeně nazývají geniálním dílem. Jejich metoda navíc přispěla k dalšímu rozvoji „Green Chemistry“ , která se snaží o zachování harmonie s přírodním prostředím. Stavba molekul není jednoduché řemeslo. Laureáti z roku 2021 vytvořili přesný nástroj pro molekulární konstrukci neboli organokatalýzu. Mnoho výzkumných oblastí a průmyslových odvětví závisí na schopnosti chemiků vytvářet molekuly, které mohou vytvářet elastické a odolné materiály, ukládat energii do baterií nebo brzdit růst nemocí. Tato práce vyžaduje katalyzátory, což jsou látky, které řídí a urychlují chemické reakce. Zároveň nejsou součástí konečného produktu. Katalyzátory jsou proto základními nástroji, které mají chemici k dispozici. Po dlouhou dobu však vědci věřili, že existují pouze dva typy katalyzátorů: kovy a enzymy. Benjamin List a David MacMillan obdrželi v roce 2021 Nobelovu cenu za chemii, protože v roce 2020 vyvinuli třetí typ katalýzy. Nutno podotknout, že oba vědci prováděli svůj výzkum nezávisle na sobě. V důsledku své vědecké práce vytvořili asymetrickou organokatalýzu. Myšlenka je založena na malých organických molekulách. Jednou z výhod této metody je jistě její velká jednoduchost. Organické katalyzátory mají stabilní páteř tvořenou atomy uhlíku. K tomuto řetězci jádra mohou být připojeny aktivnější chemické skupiny. Tyto skupiny často obsahují běžné prvky, jako je kyslík, dusík, síra nebo fosfor. V konečném důsledku jsou takové katalyzátory nejen šetrné k životnímu prostředí, ale jejich výrobní náklady nejsou podstatné. Růst zájmu o organické katalyzátory pramení především z jejich schopnosti řídit asymetrickou katalýzu. V nejobecnějších pojmech, když se tvoří molekula, často mohou být vytvořeny dvě různé molekuly, které jsou jejich zrcadlovými obrazy. Zejména ve farmaceutickém průmyslu chtějí chemici vyrábět pouze jednu z těchto forem, protože v mnoha případech má jedna taková struktura terapeutický účinek, zatímco druhá je vysoce toxická. K řešení tohoto problému výrazně přispěje rozvoj asymetrické organické katalýzy.

Nobelova cena za chemii v roce 2020

V roce 2020 byla tato prestižní cena udělena dvěma ženám. Dotčenými laureáty jsou Emmanuelle Charpentier a Jennifer A. Doudna. Dámy objevily jeden z nejostřejších nástrojů genetického inženýrství: genetické nůžky CRISPR/Cas9. Díky svému inovativnímu objevu mají nyní vědci k dispozici nástroj pro úpravu DNA zvířat, rostlin a mikroorganismů s výjimečnou přesností. Tato technologie způsobila revoluci v přírodních vědách, přispěla ke vzniku nových protirakovinných terapií a přiblížila sen o léčbě dědičných chorob. Pokud chtějí vědci zjistit něco o vnitřním fungování života, musí upravit geny v buňkách. Dříve to byl extrémně pracný a časově náročný úkol. Někdy to prostě nešlo. S genetickými nůžkami CRISPR/Cas9 lze změnit kód života během několika týdnů. Zajímavým faktem je, že objev těchto genetických nůžek byl nečekaný. Emmanuelle Charpentier při studiu jedné z bakterií, které způsobily lidstvu největší škody – Streptococcus pyogenes , objevila dosud neznámou molekulu – tracrRNA, která je součástí imunitního systému bakterií CRISPR/Cas, která ničí viry štěpením jejich DNA. Charpentier svůj objev zveřejnila v roce 2011 a o pár měsíců později zahájila spolupráci s Jennifer Doudnou, zkušenou biochemičkou s velkým množstvím znalostí o RNA. Společnou prací vytvořili bakteriální genetické nůžky a zjednodušili molekulární součásti nůžek, takže je jejich použití co nejjednodušší. Laureáti Nobelovy ceny za chemii prokázali, že je možné ovládat genetické nůžky tak, že přestřihnou libovolnou vybranou molekulu DNA na konkrétním místě. Dosáhli toho přeprogramováním původních genetických nůžek. Charpentier a Doudna prokázali, že je snadné přepsat kód života v místě, kde se řeže DNA. Od té doby, co toho dosáhli, používání CRISPR/Cas9 explodovalo. Nástroj, který vyvinuli, přispěl k mnoha objevům. Vědci, kteří se specializují na rostliny, jsou schopni vytvořit plodiny odolné vůči plísním, škůdcům nebo suchu. V medicíně probíhá výzkum nových terapií rakoviny. Existuje značná šance, že léčba dědičných onemocnění již nebude problémem. Tyto genetické nůžky bezpochyby v mnoha ohledech zahájily novou éru přírodních věd. Objev těchto laureátů Nobelovy ceny za chemii přinese lidstvu velké výhody.