美国西北大学：陆婉珍在博士后研究中挖掘金属离子作用

2024-01-18 百科知识版权反馈

【摘要】：随后，陆婉珍申请到了在美国西北大学做博士后的机会。美国西北大学成立于1851年，主校区设于美国伊利诺伊州的艾文斯坦市，距离芝加哥约20公里，坐落在密歇根湖附近，有长达数英里的湖滨沙滩，校园风景美丽。西北大学是一所顶尖的私立大学，在2011年的《美国新闻与世界报道》美国大学排名中，西北大学名列第12位。陆婉珍在西北大学做博士后期间，主要从事金属离子的存在下染料小分子与蛋白质之间相互作用的研究。

1949年10月，新中国的诞生使在外的留学生激动不已。陆婉珍通过各种渠道了解到新生的人民共和国欣欣向荣的情况，希望早日回到父母亲身边，回到祖国的怀抱里，更期望加入到那浩浩荡荡的建设大军中去。孰料，1950年6月27日，美国宣布出兵侵略朝鲜，并把战火烧到鸭绿江边。1950年10月8日，中国决定派遣中国人民志愿军入朝，进行抗美援朝战争。美国国会通过一项法案：禁止学理工农医的中国留学生离开美国国境。1950年冬，陆婉珍收到了美国移民局的一封信，通知她不能离境，而且以后每半年都要向移民局登记住址和工作单位。1951年夏季，陆婉珍和丈夫闵恩泽在为获得博士学位高兴的同时，却又为不能回国而感到愤怒和焦虑。

图4－6　1952年陆婉珍在美国中部山区郊游

博士论文答辩后，由于无法回国，希斯勒教授介绍陆婉珍到俄亥俄州立大学医学院工作，从事了几个月的“血液中微量碘的测定方法”的研究。随后，陆婉珍申请到了在美国西北大学做博士后的机会。美国西北大学成立于1851年，主校区设于美国伊利诺伊州的艾文斯坦市，距离芝加哥约20公里，坐落在密歇根湖附近，有长达数英里的湖滨沙滩，校园风景美丽。西北大学是一所顶尖的私立大学，在2011年的《美国新闻与世界报道》美国大学排名中，西北大学名列第12位。闵恩泽则在美国芝加哥纳尔科化学公司找到一份工作，从事“燃煤锅炉中的结垢和腐蚀”和“氨水灌溉引起的管线结垢与防止”等问题的研究，一年后被提升为高级化学工程师。于是，他们把家安在了艾文斯坦，闵恩泽和同事轮流开车上下班。

在西北大学化学系，陆婉珍师从著名的化学家克劳斯教授。克劳斯1916年出生于一个犹太家庭，1937年获得芝加哥大学学士学位，1940年获得芝加哥大学博士学位，随后到西北大学任教授，1947年便获得了终身教授的职位。克劳斯教授是一位有名的化学热力学专家。1950年，他编著的《化学热力学——基本原理与方法》一书，至2008年已印刷了第七版，一直是大学化学专业首选的教科书。

图4－7　陆婉珍的博士后导师克劳斯教授

克劳斯还是一位生物化学家，他将热力学应用在生物化学中，尤其在配合体-接受体能量学领域取得了成绩，在研究小分子靶向药物作用机理方面也颇有建树，他建立的一些科学基本原理和技术是目前药物研究者使用的“合理药物设计”的基础。克劳斯教授于2005年去世。他一生共发表了400余篇论文，写了近10本专著。1968年，他当选为美国艺术与科学院院士，1970年当选为美国国家科学院院士，1971年成为英国皇家药学会会员^[7]。

生物大分子（例如蛋白质）与小分子（例如药物分子）、金属离子（例如锌离子）可相互作用形成复杂的配合物，这些作用在生理、病理和毒理过程中具有极其重要的意义。药物与受体的结合及金属酶的活性等都与这些作用有关。因此，生物大分子与小分子、离子间的结合平衡是生物化学、生物无机化学中的一个重要课题。(www.chuimin.cn)

陆婉珍在西北大学做博士后期间，主要从事金属离子的存在下染料小分子与蛋白质之间相互作用的研究。陆婉珍利用分光光度法测定了了染料小分子（吡啶 2偶氮对二甲基苯胺）与多种金属离子（铜离子、汞离子、镍离子、钴离子、锌离子、锰离子、钙离子和镁离子）形成的络合物的稳定常数，并研究了影响稳定常数的多种因素。研究给出了在相同条件下，这类金属离子与吡啶 2偶氮对二甲基苯胺形成络合物的稳定性顺序，以及水解作用、温度和离子强度对稳定常数的影响。

在此基础上，陆婉珍进一步研究了金属离子在染料小分子与蛋白质之间起到的作用。结果表明，金属离子起到了中介桥梁的作用，金属离子与小分子和蛋白质都生成配位化合物，与染料小分子生成的络合物稳定常数大的金属离子（如铜离子和汞离子）起到的中介作用明显，稳定常数很小的金属离子（如钙离子和镁离子）起到的中介作用也很小。

陆婉珍的研究还发现，金属离子的配位键结构不是影响中介作用的关键因素，金属离子的水解平衡、染料小分子的结构以及蛋白质的类型是重要的影响因素。论文测定了不同种类蛋白质、不同种类金属离子与染料小分子在不同pH值条件下生成的三元络合物的稳定常数，并对结果进行了合理的解释。结合上述研究结果，陆婉珍讨论了金属离子在酶水解蛋白质过程中的作用。陆婉珍将博士后期间的研究成果写了两篇论文——Stability Constants for Some Metal Chelates of Pyridine- 2-azop-dimethylaniline和Mediation by Metals of the Binding of Small Molecules by Proteins，分别发表在1953年和1954年的《美国化学会志》上。

目前，金属离子、有机染料小分子和蛋白质之间生成的三元络合物仍在继续得到研究。这一课题除了在生物化学领域得到广泛重视外，在分析化学中，还被延伸成为定量测定蛋白质的一类分析方法（金属配合物探针）。此外，金属螯合亲和色谱技术也是在这样的原理基础上建立起来的。在博士后研究期间，陆婉珍接触到了紫外可见光谱技术，采用美国贝克曼（Beckman）公司1945年刚刚推出的紫外可见光谱商品仪器进行实验研究，这为她回国后从事分子光谱在石化产品分析中的应用奠定了基础。以上诸多方面的收获对陆婉珍回国后的科研选题、仪器设备的购置和把握学科发展方向等各方面都起到了很大的作用。

图4－8　1953年和1954年陆婉珍博士期间发表的两篇研究论文封页

克劳斯教授是一位对人、对事要求都非常严格的人，例如每个学生的原始实验数据都要上交，而且他都认真阅读和保存，对科学问题严谨得几近苛刻。克劳斯教授很满意陆婉珍的博士后研究工作，这一研究方向克劳斯教授一生都未间断^[8]。

美国西北大学：陆婉珍在博士后研究中挖掘金属离子作用

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