Нобелівська премія з хімії [update 2024]

Все почалося з нього – Альфреда Нобеля

Альфред Нобель був автором ідеї присудження премій за виняткові досягнення. Він був винахідником, підприємцем, вченим і бізнесменом. Він також писав вірші та п’єси. Неможливо описати надзвичайно насичене і яскраве життя цього шведського інженера кількома реченнями. У 1862 році майбутній засновник Нобелівської премії відкрив фабрику з виробництва вибухової речовини і дуже нестабільного нітрогліцерину. Один із неконтрольованих вибухів на фабриці призвів до смерті його брата. Сконструювавши детонатор, він прославився як винахідник і водночас збільшив свій стан як виробник вибухівки. Він є найвідомішим винаходом динаміту в 1867 році. Його багато винаходів включають грунтовку, желатин для вибухових робіт, а також балістит. Загалом ми завдячуємо Нобелю понад 350 патентами в різних країнах. Його різноманітні інтереси відобразили та стали основою для премії, яку він заснував, основи для якої він заклав у 1895 році. Саме тоді він склав свій останній заповіт, де він залишив більшу частину свого величезного маєтку для створення приз. Премія його імені присуджується за виняткові досягнення, оскільки він сам зробив значний внесок у прогрес людства. Ми можемо лише здогадуватися, чому він вирішив присвятити свій стан відкриттям і світу науки. Як особистість Альфред Нобель був небагатослівним. Ймовірно, він ніколи нікому не розповідав, чому прийняв таке рішення за кілька місяців до смерті. Сьогодні припускають, що на це вплинув певний випадок 1888 року, який, можливо, спонукав до серії роздумів і завершився заснуванням Нобелівської премії. У 1888 році брат Альфреда, Людвіг, помер у Каннах, Франція. Газети повідомили про смерть Людвіга, але сплутали його з Альфредом, надрукувавши заголовок «Торговець смертю помер».

Хто був першим лауреатом Нобелівської премії з хімії?

Лауреати вперше отримали Нобелівські премії в 1901 році, через чотири роки після смерті Альфреда Нобеля. Нобелівську премію з хімії отримав Якобус ван ‘т Гофф. Він був засновником сучасної фізичної хімії. Нобелівський комітет обґрунтував вибір ван ‘т Гоффа так: «на знак визнання надзвичайного внеску, зробленого у відкриття законів хімічної динаміки та осмотичного тиску в розчинах». Цей голландський хімік зробив значний вплив на розвиток хімії, а запропоновані ним теорії продовжують використовуватися й досі. У 1874 році він пояснив явище оптичної активності, припустивши, що хімічні зв’язки між вуглецем і сусідніми атомами спрямовані до кутів правильного тетраедра. Цікаво, що він не отримав Нобелівську премію з хімії за цю новаторську пропозицію. У віці 22 років він опублікував свої революційні ідеї, завдяки яким хіміки сприйняли молекули як об’єкти зі специфічною структурою та тривимірними формами. Він також представив сучасну концепцію хімічної спорідненості. Він продемонстрував подібність поведінки розбавлених розчинів і газів. Якобус ван ‘т Гофф також працював над теорією дисоціації електроліту, яку Сванте Арреніус представив у 1889 році. Завдяки своїм дослідженням ван ‘т Гофф надав фізичне обґрунтування рівнянню Арреніуса.

Марія Склодовська-Кюрі

Серед лауреатів Нобелівської премії з хімії Марія Склодовська-Кюрі. Вона двічі ставала лауреатом цієї престижної премії. Другий раз вона отримала разом із чоловіком, у галузі фізики за дослідження радіоактивності. Її надзвичайні наукові досягнення та повага, яку вона здобула в той час, коли більшість університетів навіть не приймали жінок, і їй самій доводилося боротися за своє законне місце у світі науки, викликають велике захоплення. У 1911 році Марія Склодовська-Кюрі отримала Нобелівську премію з хімії, цього разу індивідуально. Нобелівський комітет вирішив нагородити її за відкриття двох радіоактивних елементів – радію та полонію. Після цього відкриття Марі продовжила дослідження їх властивостей. У 1910 році їй вдалося виготовити чистий радій. Таким чином вона безсумнівно довела, що новий елемент дійсно існує. У ході своїх подальших досліджень вона також задокументувала властивості, які характеризують радіоактивні елементи та їх сполуки. Завдяки роботі цього польського лауреата Нобелівської премії радіоактивні сполуки стали важливим джерелом радіації як у наукових експериментах, так і в медицині, де їх використовують для лікування раку. Протягом усього життя Марі підтримувала зв’язки з Польщею. Польські стипендіати працювали б у Радієвому інституті, заснованому з її ініціативи в Парижі. Вона сама читала лекції в Польщі та публікувала в польських наукових журналах численні статті, в яких описувала результати своїх експериментів. Марія Склодовська-Кюрі є першою жінкою з Польщі та й усього світу, яка отримала цю престижну нагороду, і, сподіваємося, не останньою.

Основні моменти у відкриттях, удостоєних Нобелівської премії з хімії за останні роки

При виборі лауреатів Нобелівської премії Нобелівський комітет керується критерієм визнання перш за все революційних для людства відкриттів, які розширюють рівень сучасних знань у тій чи іншій галузі. Рідше премія присуджується за конкретні винаходи. Однак слід пам’ятати, що революційні теорії часто супроводжуються багатьма патентами, які змінюють наше повсякденне життя. У 2015 році лауреатами Нобелівської премії з хімії стали Томас Ліндаль, Пол Модріч і Азіз Санкар. Вони отримали цю відзнаку за механічні дослідження репарації ДНК. Дослідження, яке вони провели, пояснило на молекулярному рівні, як клітини здатні відновлювати пошкоджену ДНК і, отже, як вони здатні захищати генетичну інформацію. Таким чином лауреати Нобелівської премії з хімії зробили свій внесок у дослідження механізмів розвитку раку. Це свідчить про те, що пухлини є наслідком порушень репараційних процесів. Такі пошкодження відбуваються в нашому організмі постійно. Найчастіше це викликано такими агентами, як вільні радикали або радіація. Дослідження, проведене цими трьома вченими, забезпечило основу для розуміння механізму еволюції живого світу. Їхні досягнення знаходять застосування в розробці сучасних методів лікування раку. Роджер Д. Корнберг зі Сполучених Штатів отримав Нобелівську премію з хімії в 2006 році за дослідження молекулярного механізму транскрипції в еукаріотичних клітинах. Його наукова робота охоплює питання копіювання генетичного матеріалу, який зберігається в клітинній ДНК. Для того, щоб генетичний матеріал працював, необхідно «скопіювати» або транскрибувати його з ДНК на РНК, а потім на білки. Лауреат Нобелівської премії продемонстрував, що це фундаментальний процес для життя всіх клітин. Крім того, він розробив модель, яка пояснює його функціонування. Це дослідження теж сприяло прогресу в медицині. Це значно полегшує роботу з лікування багатьох захворювань і генетичних відхилень. Такі розлади не тільки створюють небезпечний потенціал для розвитку раку, але й серцевих захворювань і різних запальних станів. У 2011 році Нобелівська премія з хімії була присуджена за винятково унікальне відкриття у світі науки. Уродженець Ізраїлю Даніель Шехтман відкрив так звані квазікристали — хімічні структури, які своєю структурою нагадують мозаїку. Ця подія стала особливо проривною, оскільки раніше існування цих споруд вважалося неможливим. Квазікристали мають особливу форму твердого тіла, де атоми організовуються у здавалося б регулярну, але неповторювану структуру. Таким чином, ідентифікувати їх примітивні клітини неможливо. Шехтман відкрив квазікристали в 1982 році. Тоді науковий світ сприйняв це відкриття з великим скепсисом. Кілька місяців Шехтман безуспішно намагався переконати колег у своїй правоті. Зрештою його попросили залишити дослідницьку групу. Лише в 1987 році французькі та японські вчені підтвердили відкриття Шехтмана, зроблене п’ятьма роками тому.

Нобелівська премія з хімії 2024 року

За рішенням Шведської королівської академії наук Нобелівську премію з хімії 2024 року поділено між Девідом Бейкером , Демісом Хассабісом і Джоном Джампером . Досягнення лауреатів об’єднує спільний елемент – робота над структурою та дизайном білка. Першу половину нагороди отримав Девід Бейкер. Американський біохімік був відзначений за дослідження обчислювального дизайну білка , що дозволяє вченим створювати абсолютно нові комбінації цих структур, яких немає в природі. Протягом багатьох років команда під керівництвом Бейкера вивчала способи створення незвичайних білкових структур. У 1999 році вчені розробили алгоритм під назвою Rosetta для збирання коротких фрагментів структурно непов’язаних білків і, таким чином, прогнозування їхнього розташування, зв’язків та інших взаємодій. Впровадження та вдосконалення Rosetta було важливим кроком, який забезпечив важливий інструмент для подальших досліджень. Всього через кілька років, у 2003 році, Девід Бейкер і його колеги опублікували дизайн білка зі складною спеціалізованою структурою, оригінальним згортанням і послідовністю, яка повністю відрізняється від відомих раніше білків. Відтоді його дослідницька група постійно розробляє інноваційні білки з широким спектром потенційних застосувань: від фармацевтичних препаратів і вакцин до наноматеріалів і мініатюрних сенсорів. З іншого боку, британський вчений Деміс Хассабіс і американець Джон Джампер, пов’язані з Google DeepMind, були нагороджені за розробку моделі штучного інтелекту AlphaFold2 , яка може точно передбачати тривимірні структури білків на основі їхніх амінокислотних послідовностей. Вперше реалізована в 2018 році (тепер відома як AlphaFold1), згодом перероблена та вдосконалена в 2020 році, програма базувалася на технології глибокого навчання ШІ. Спеціалізована нейронна мережа вказує розташування 3D-моделі з надзвичайною точністю, навіть для дуже складних молекул. Відкриття вирішило проблему, яку вчені намагалися розгадати десятиліттями, сприяючи розумінню функції білків в організмах і прискорюючи розробку нових ліків. Робота цих трьох вчених має велике значення для таких галузей, як медицина, біотехнологія та дослідження стійкості бактерій до антибіотиків або навіть розкладання пластику в навколишньому середовищі. Завдяки їхнім дослідженням можна сконструювати білки з новими, раніше невідомими функціями, що відкриває двері для багатьох наукових і технологічних інновацій. Удостоєні нагород дослідження показують, як поєднання штучного інтелекту з біохімією може революціонізувати науку про білки та принести користь багатьом аспектам життя.

Нобелівська премія з хімії 2023 року

2023 рік приніс нам гарні новини зі світу науки! Нобелівську премію з хімії отримала команда з трьох вчених – Мунгі Г. Бавенді з Массачусетського технологічного інституту, Луї Е. Бруса з Колумбійського університету та Олексія І. Єкімова з Nanocrystals Technology Inc. Премія присуджена за « відкриття та синтез квантових точок ». Вчені зробили внесок у розвиток квантової механіки, створивши наночастинки надзвичайно величезного потенціалу. Квантові точки — це наночастинки розміром від кількох до кількох десятків нанометрів із унікальними фізичними й хімічними властивостями. Вони належать до групи напівпровідникових нанокристалів, і їх розмір кваліфікує їх для застосування в нанотехнологіях. Основна їх дія заснована на поглинанні і випромінюванні радіації. У 1981 році квантові точки в скляній матриці вперше синтезував цьогорічний лауреат – Олексій Єкімов. Через два роки таку ж структуру в колоїдній суспензії отримав ще один із нагороджених учених – Луї Брюс. В даний час ці наночастинки можна отримати за допомогою багатьох різних хімічних реакцій. Однак одним із найпопулярніших і широко використовуваних шляхів синтезу є метод, запатентований дослідницькою групою під керівництвом Мунгі Г. Бавенді, який дозволяє отримувати майже ідеальні молекули. Незвичайні оптичні та електронні властивості цих наноструктур (включаючи високий коефіцієнт ослаблення і нелінійні процеси, що відбуваються всередині них) забезпечують широкі можливості для їх застосування в багатьох галузях науки і техніки. Покращена фотостабільність квантових точок дозволяє ефективно використовувати їх у медичній діагностиці. Вони мають більш тривалий і кращий ефект порівняно зі звичайними контрастними речовинами, барвниками та іншими індикаторами. Перераховані вище властивості дозволяють використовувати ці наночастинки в комплексних протиракових засобах лікування. Також тривають дослідження щодо їх антибактеріального потенціалу. Квантові точки також використовуються для випромінювання світла від екранів телевізорів з високою точністю зображення, а також від світлодіодних ламп. Вони також використовуються в фотоелектричних пристроях і багато іншого обладнання. На думку вчених, квантові точки – це майбутнє «гнучкої електроніки», малогабаритних сенсорів і квантової криптографії, що розвивається.

Нобелівська премія з хімії 2022 року

У 2022 році Шведська королівська академія наук вирішила присудити Нобелівську премію з хімії трьом людям. Цього року лауреатами цієї престижної премії стали Каролін Р. Бертоцці, Мортен Мелдал і К. Баррі Шарплесс. Вони були нагороджені за «розвиток хімії кліків і біоортогональної хімії». Карл Баррі Шарплесс і Мортен Мелдал особливо сприяли розвитку функціональної форми хімії клацання. Комітет підкреслив унікальність цього методу, який дозволяє проводити швидкі та прості реакції без побічних продуктів. Слід також підкреслити, що Карл Баррі Шарплесс отримав Нобелівську премію вдруге. Вперше він був нагороджений у 2001 році за дослідження щодо синтезу серцевих препаратів, так званих бета-блокаторів. Керолін Рут Бертоцці розширила науковий словник терміном «біоортогональна хімія». Вперше він був використаний ще в 2003 році, і з тих пір ця галузь активно розвивається, покращуючи наші знання про процеси, що відбуваються в живих клітинах. «Хімію клацання» порівнюють із будівництвом конструкцій із блоків LEGO. Використовуючи конкретні фрагменти молекул, ми можемо з’єднувати їх, утворюючи сполуки високої складності та різноманітності. Комбінація відносно простих «хімічних блоків» забезпечує практично необмежену різноманітність молекул. Біоортогональна хімія дозволяє контролювати хімічні процеси, що відбуваються в живих клітинах, не пошкоджуючи їх. Це дає можливість досліджувати захворювання, що існують всередині клітин або в складних організмах. Чи впливають дослідження цьогорічних лауреатів Нобелівської премії на наше повсякденне життя? Так, багато! Описані ними механізми можуть бути застосовані особливо у фармації та медицині, наприклад, щоб зробити виробництво ліків більш ефективним. Сьогодні це дуже часто складно, а тому вимагає часу та витрат. Хімія кліків і біоортогональна хімія оптимізують такі процеси, як каналізація протипухлинних препаратів, але також розширять наші знання та досягнення в галузі антибіотиків, гербіцидів і діагностичних тестів. Крім того, вони сприятимуть прогресу в синтезі так званих інтелектуальних матеріалів, оскільки окремі елементи можна буде легко з’єднувати. Вже зараз біоортогональна хімія відома у всьому світі і використовується для відстеження різних біологічних процесів, зокрема, у сфері боротьби з пухлинами. Поєднання цих нових технологій дозволяє нам дізнатися більше про клітини та біологічні процеси. Утворення складних молекул шляхом зв’язування окремих елементів значно зменшить або повністю виключить утворення побічних продуктів.

Нобелівська премія з хімії 2021 року

У 2021 році Нобелівський комітет прийняв рішення, яке відрізняється від поширених спекуляцій, що премію мали присудити вченим, відповідальним за створення інноваційних РНК-вакцин. Нобелівську премію з хімії 2021 року отримали Бенджамін Ліст і Девід Макміллан. Вони отримали цю нагороду за розробку асиметричного органічного каталізу. Деякі відкрито називають цей інструмент для побудови хімічних молекул геніальним витвором. Крім того, їх метод сприяв подальшому розвитку «Зеленої хімії» , яка прагне підтримувати гармонію з природним середовищем. Будівництво молекул нелегке ремесло. Лауреати 2021 року створили точний інструмент для молекулярного конструювання, або органокаталізу. Багато областей досліджень і галузей промисловості залежать від здатності хіміків створювати молекули, які можуть утворювати еластичні та міцні матеріали, накопичувати енергію в батареях або гальмувати розвиток хвороб. Для цієї роботи потрібні каталізатори, тобто речовини, які контролюють і прискорюють хімічні реакції. При цьому вони не є частиною кінцевого продукту. Тому каталізатори є важливими інструментами в розпорядженні хіміків. Однак довгий час вчені вважали, що існує лише два типи каталізаторів: метали та ферменти. Бенджамін Ліст і Девід Макміллан отримали Нобелівську премію з хімії 2021 року за те, що у 2020 році вони розробили третій тип каталізу. Слід зазначити, що обидва вчені проводили свої дослідження незалежно один від одного. У результаті своєї наукової роботи вони створили асиметричний органокаталіз. Ідея заснована на малих органічних молекулах. Однією з переваг цього методу є його велика простота. Органічні каталізатори мають стабільну основу з атомів вуглецю. До цього основного ланцюга можна приєднати більш активні хімічні групи. Ці групи часто містять загальні елементи, такі як кисень, азот, сірка або фосфор. Зрештою, такі каталізатори не тільки екологічні, але й собівартість їх виробництва незначна. Зростання інтересу до органічних каталізаторів пов’язане насамперед із їх здатністю стимулювати асиметричний каталіз. У найзагальніших рисах, коли утворюється молекула, часто можуть бути створені дві різні молекули, які є дзеркальним відображенням самих себе. Зокрема, у фармацевтичній промисловості хіміки хочуть виробляти лише одну з цих форм, оскільки в багатьох випадках одна така структура має терапевтичний ефект, тоді як інша є високотоксичною. Розвиток асиметричного органічного каталізу значною мірою сприятиме вирішенню цієї проблеми.

Нобелівська премія з хімії 2020 року

У 2020 році цю престижну нагороду отримали дві жінки. Йдеться про Еммануель Шарпентьє та Дженніфер А. Дудна. Жінки відкрили один із найгостріших інструментів у генній інженерії: генетичні ножиці CRISPR/Cas9. Завдяки своєму інноваційному відкриттю вчені тепер мають інструмент для модифікації ДНК тварин, рослин і мікроорганізмів з винятковою точністю. Ця технологія зробила революцію в природничих науках, сприяла появі нових методів лікування раку та наблизила мрію про лікування спадкових захворювань. Якщо вчені хочуть дізнатися щось про внутрішню роботу життя, вони повинні змінити гени в клітинах. Раніше це було надзвичайно трудомістким і трудомістким завданням. Іноді це було просто неможливо зробити. За допомогою генетичних ножиць CRISPR/Cas9 можна змінити код життя протягом кількох тижнів. Цікавий факт, що відкриття цих генетичних ножиць було несподіваним. Вивчаючи одну з бактерій, які завдали найбільшої шкоди людству, – Streptococcus pyogenes , Еммануель Шарпантьє виявила раніше невідому молекулу – tracrRNA, яка є частиною імунної системи бактерій CRISPR/Cas, яка знищує віруси шляхом розщеплення їх ДНК. Шарпентьє опублікувала своє відкриття в 2011 році, а через кілька місяців почала співпрацювати з Дженніфер Дудною, досвідченим біохіміком з великими знаннями про РНК. Працюючи разом, вони створили бактеріальні генетичні ножиці та спростили молекулярні компоненти ножиць, щоб вони були максимально простими у використанні. Лауреати Нобелівської премії з хімії довели, що можна керувати генетичними ножицями так, щоб вони розрізали будь-яку обрану молекулу ДНК у певному місці. Вони досягли цього шляхом перепрограмування оригінальних генетичних ножиць. Шарпентьє і Дудна продемонстрували, що код життя легко переписати в місці розрізу ДНК. Оскільки вони досягли цього, використання CRISPR/Cas9 вибухнуло. Інструмент, який вони розробили, сприяв величезній кількості відкриттів. Вчені, які спеціалізуються на рослинах, здатні створювати культури, стійкі до цвілі, шкідників або посухи. У медицині тривають дослідження нових методів лікування раку. Є значний шанс, що лікування спадкових захворювань більше не буде проблемою. Без сумніву, ці генетичні ножиці багато в чому започаткували нову еру в природничих науках. Відкриття, зроблене цими лауреатами Нобелівської премії з хімії, принесе велику користь людству.