Giải Nobel Hóa học 2021 vinh danh nghiên cứu về xây dựng các phân tử

Theo Hội đồng Nobel, xây dựng phân tử là một "nghệ thuật" phức tạp. Hai nhà khoa học Benjamin List (người Đức) và David MacMillan (người Mỹ) đã phát triển công cụ mới độc đáo để xây dựng phân tử, đó là xúc tác hữu cơ. Những ứng dụng của công cụ này bao gồm nghiên cứu các loại dược phẩm mới, đồng thời giúp hóa học trở nên thân thiện với môi trường hơn.

Nhiều lĩnh vực và ngành nghiên cứu phụ thuộc vào khả năng của các nhà hóa học trong việc tạo ra các phân tử có thể tạo thành vật liệu đàn hồi và bền, tích trữ năng lượng trong pin hoặc ức chế sự phát triển  bệnh tật. Công việc này cần chất xúc tác - vốn là những chất kiểm soát và đẩy nhanh các phản ứng hóa học mà không trở thành một phần của sản phẩm cuối cùng.

Có 2 loại chất xúc tác là kim loại và enzyme. Thông qua nghiên cứu độc lập, Benjamin List và David MacMillan đã tạo ra xúc tác hữu cơ bất đối xứng dựa trên những phân tử hữu cơ nhỏ. Benjamin List nghiên cứu liệu có cần tới toàn bộ enzyme để tạo chất xúc tác hay không. Ông kiểm tra xem một amino axit có tên proline có thể xúc tác phản ứng hóa học hay không. Kết quả là hợp chất này hoạt động rất tốt.

Trong khi đó, David MacMillan làm việc với chất xúc tác kim loại vốn dễ bị phá hủy bởi độ ẩm. Ông suy nghĩ liệu có thể phát triển chất xúc tác bền hơn bằng cách sử dụng phân tử hữu cơ đơn giản hay không. Một trong số những phân tử này rất hiệu quả trong xúc tác bất đối xứng.

Xúc tác hữu cơ bất đối xứng đã đưa xây dựng phân tử tới một tầm cao hoàn toàn mới. Công cụ này không chỉ khiến hóa học "xanh" hơn mà còn giúp sản xuất phân tử bất đối xứng trở nên dễ dàng hơn nhiều. Sử dụng những phản ứng này, các nhà nghiên cứu giờ đây có thể xây dựng từ dược phẩm mới tới phân tử thu hút ánh sáng trong pin quang điện.

2 nhà khoa học nữ Emmanuelle Charpentier (người Pháp) và Jenifer A.Doudna (người Mỹ) cùng nhận giải Nobel Hóa học 2020 với những cống hiến cho phương pháp chỉnh sửa gene, mở đường cho những phương thức chữa bệnh mới.

Bà Charpentier là nhà nghiên cứu làm việc tại Đơn vị Khoa học Mầm bệnh Max Planck ở Berlin (Đức). Trong khi đó, bà Doudna công tác tại Đại học California - Berkeley (Mỹ). Họ đã phát hiện một trong những công cụ sắc bén nhất của công nghệ gene, đó là "chiếc kéo" CRISPR/Cas9. Với công cụ này, các nhà nghiên cứu có thể thay đổi ADN của động vật, thực vật và vi sinh vật với độ chính xác cực cao.

Ông Göran K. Hansson - Tổng thư ký Viện hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển - nhấn mạnh đây là "công cụ viết lại mã sự sống" và ca ngợi ảnh hưởng cách mạng của công nghệ này đến đời sống khoa học. Thành tựu của 2 nhà khoa học này đóng góp vào việc cách mạng hóa khoa học sự sống phân tử, mang lại cơ hội mới cho việc nhân giống cây trồng, góp phần vào các liệu pháp điều trị ung thư sáng tạo và có thể biến giấc mơ chữa khỏi các bệnh di truyền thành hiện thực.

Từ năm 1901 đến năm 2020, giải Nobel Hóa học đã được trao 111 lần và có 7 phụ nữ từng nhận giải Nobel Hóa học.