Từ phân tử “ảnh phản chiếu” đến giải Nobel Hóa học
Giải Nobel Hóa học vinh danh các công trình về phân tử chiral, tức những phân tử tồn tại dưới hai dạng như ảnh phản chiếu trong gương nhưng không chồng khít lên nhau, và sự khác biệt tinh vi này lại quyết định cách chúng tham gia phản ứng, tương tác với cơ thể sống và trở thành nền tảng cho tổng hợp hóa học hiện đại lẫn thiết kế thuốc. Một ngày trước khi hình ảnh giáo sư Nhật Bản Kenso Soai đạp chiếc xe đạp quen thuộc ra siêu thị gây “bão” mạng xã hội, ông cùng nhà hóa học người Pháp Henri Kagan đã được xướng tên cho giải Nobel Hóa học vì công trình giải mã bí ẩn của các phân tử “ảnh phản chiếu” này. Đây không chỉ là câu chuyện tôn vinh hai nhà khoa học, mà là lời khẳng định rằng việc hiểu sâu cấu trúc phân tử chiral đang định hình lại cách chúng ta sản xuất thuốc và vật liệu.
Khoảnh khắc ở siêu thị và hành trình leo núi trong bóng tối
Chi tiết đáng nhớ nhất của mùa Nobel năm nay là khoảnh khắc Kenso Soai, 76 tuổi, nhận cuộc gọi từ Thụy Điển khi đang mua thực phẩm tại một siêu thị gần nhà. Hình ảnh ông đạp chiếc xe đạp đời thường giữa phố xá Shiki, tỉnh Saitama, đối lập hẳn với hào quang giải thưởng, khiến công chúng nhận ra khoa học lớn lên từ những ngày rất bình thường. Theo một hãng tin Nhật, Soai từng ví hành trình tìm kiếm hợp chất hữu cơ mục tiêu như leo núi mà không biết ngọn núi ấy có thực sự tồn tại hay không. Đó là mô tả chính xác về nghiên cứu cơ bản: đi trong bóng tối, chỉ có “chiếc đèn đội đầu” là sự kiên trì thí nghiệm. Tối 7-10, Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae gọi điện chúc mừng ông, nhưng ngay hôm sau, vị giáo sư danh dự lại quay về với nhịp sống giản dị của mình.
Phản ứng Soai và quyền lực của phân tử chiral trong tổng hợp hóa học
Công trình được vinh danh của Kenso Soai xoay quanh phản ứng tự xúc tác bất đối xứng, thường được gọi là phản ứng Soai. Trong phản ứng này, sản phẩm tạo thành có thể tiếp tục thúc đẩy quá trình tạo ra chính nó, dẫn đến việc một dạng phân tử chiral chiếm ưu thế so với dạng ảnh gương còn lại. Đây là chìa khóa để hiểu vì sao trong tự nhiên, các phân tử “trái – phải” không xuất hiện cân bằng, mà một bên thống trị. Từ góc độ tổng hợp hóa học, khả năng điều khiển ưu thế của một dạng chiral nghĩa là chúng ta có thể tạo ra các hợp chất hữu cơ với cấu hình mong muốn, giảm tạp chất không cần thiết. Điều này không chỉ là bước tiến kỹ thuật, mà là thay đổi cách các nhà hóa học thiết kế phản ứng: thay vì chấp nhận hỗn hợp hai dạng, họ hướng tới các quy trình chọn lọc cao, tiết kiệm thời gian tinh chế và nâng chất lượng sản phẩm.
Từ phòng thí nghiệm đến viên thuốc: tác động lên y dược
Phân tử chiral không phải khái niệm xa lạ với y dược: nhiều hoạt chất chỉ phát huy tác dụng hoặc an toàn ở một dạng “tay trái” hoặc “tay phải”, trong khi dạng còn lại có thể kém hiệu quả hoặc gây tác dụng phụ. Phát hiện về phản ứng Soai giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn cách một dạng phân tử có thể chiếm ưu thế so với dạng ảnh gương còn lại, vấn đề có ý nghĩa đối với hóa học và việc nghiên cứu dược phẩm. Nói cách khác, các phương pháp mới trong tổng hợp hóa học dựa trên tự xúc tác bất đối xứng mở đường cho việc sản xuất thuốc chính xác hơn ở cấp độ phân tử. Khi một viên thuốc được thiết kế để chứa chủ yếu dạng chiral có lợi, bệnh nhân hưởng lợi từ hiệu quả điều trị cao hơn và nguy cơ thấp hơn, còn nhà sản xuất giảm chi phí xử lý phần “ảnh phản chiếu” không mong muốn.
Nobel như lời nhắc: khoa học lớn lên từ những việc lặp lại
Sinh năm 1950 tại Hiroshima, tốt nghiệp Đại học Tokyo, từng làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học North Carolina trước khi trở thành giảng viên và nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học Tokyo, Kenso Soai hiện là giáo sư danh dự sau khi nghỉ hưu năm 2016. Hành trình ấy không được kể bằng những khoảnh khắc nhận giải, mà bằng vô số lần lặp lại thí nghiệm, những giai đoạn chưa biết kết quả sẽ đi về đâu. Ông cho rằng điều quan trọng trong nghiên cứu là tiếp tục tiến hành các thí nghiệm – một câu nói nên được treo trong mọi phòng thí nghiệm. Giải Nobel Hóa học có thể đưa tên tuổi nhà khoa học lên trang nhất, nhưng bản chất của khoa học vẫn là sự bền bỉ trước điều chưa biết. Câu chuyện chiếc xe đạp và cuộc gọi ở siêu thị nhắc chúng ta rằng những đột phá về phân tử chiral, tổng hợp hóa học hay y dược đều bắt đầu từ những ngày làm việc tưởng như bình thường.
