来见见下一代科学创新者吧

科学如何帮助创造一个更美好的世界，这是全球科学家都在努力回答的问题。科技的新创新正在帮助解决对人类未来至关重要的最紧迫问题。能开发出什么新一代材料来净化空气?我们怎样才能创造更实惠的医疗保健?创新如何帮助我们更有效地利用地球上的自然资源?

这些都是庄信万丰(Johnson Matthey)试图运用其在科学和工程领域200年经验来解决的一些难题。作为致力于创造更清洁、更健康世界的科学发展的全球领导者，JM在一系列应用领域拥有成熟的技术和专业知识。

在JM的历史中，JM以科学为主导的创新和研究方法在一系列商业领域取得了多项发现。例如，改变生命的铂基药物顺铂和卡铂的开发和商业化;¹开发环保的催化转化器，以改善我们呼吸的空气质素;研究通过下一代电池正极材料eLNO储能的新解决方案;或者使用催化剂有效地生产工业化学品，比如甲醇而且氨这些对现代社会至关重要。

然而，尽管有各种各样的终端应用，但JM的核心科学能力是每个应用的基础。这些包括材料科学和表征，化学合成，催化和工艺优化- JM的创新者使用这些专业知识来解决客户的复杂问题。总有新的挑战要解决，总有新的发现要发现，总有新的创新要发现。在JM，创新者开始进行研究，以实现一个更清洁、更健康的世界的承诺。在这里，我们将深入探讨不同的业务领域，重点介绍我们公司内部的四位创新者。这些年轻的科学家都是在过去五年内加入庄信万丰的，他们真正体现了庄信万丰的精神，以提供影响更广泛世界的科学研究。

创建“多工具”材料

两年前，蒂莫西·约翰逊(Timothy Johnson)在英国利物浦大学(University of Liverpool)完成了他的博士学位，研究用于光催化的金属氧化物。他的研究由Johnson Matthey资助，为他作为一名研究科学家开始工作，后来成为高级科学家，协调金属有机框架(MOFs)发展的研究提供了一个明确的垫脚石。约翰逊解释说:“虽然确切的材料并不完全相同，但我的博士研究和我目前的工作有很多重叠之处。”“我仍然在研究材料科学，专注于为特定应用合成和表征材料，这很好。”

MOFs是一类相对较新的分子，在工业界和学术界都引起了相当大的关注。MOFs结合金属离子和有机配体，形成大型复杂结构。可以使用的金属和配体的多功能性意味着可以构思和定制几乎无限不同的结构，以提供适合不同应用的特定性能。通过选择正确的化学成分，MOFs的性质，如几何形状和孔径大小，可以针对特定的应用进行微调和优化。

我们正在使用mof从废水中分离二氧化碳气体

作为一名研究科学家，Johnson在英国雷丁附近的JM公司研究中心协调MOF研究，在那里他和团队合成、测试和表征材料。最近引起相当大兴趣的应用之一是工业废物流中的气体分离，以使过程对环境更清洁。对于一个工业过程来说，你不希望二氧化碳因为环境影响而逸出。我们正在利用MOF材料的功能性和立体性将二氧化碳气体从废物流中分离出来，”约翰逊说。除了提取二氧化碳，由Sheena Hindocha和Stephen Poulston在JM发表的研究也展示了如何使用MOFs更换活性炭以吸附呼吸过滤器中的氨气．²

除了在清洁空气中的应用，mof还可以用于催化反应。Johnson解释说，研究正在进行中，以探索使用MOFs来催化活性药物成分(api)的生产。他们发现，MOFs提供了一个框架，可以使均相催化剂异质化，有效地提供了两种催化剂类别的最佳效果。

约翰逊和他的团队与学术界密切合作。他解释说，合作在JM是司空见惯的，尤其是在MOF开发领域。学术研究有助于理解mof的基本发展，而工业研究有助于将这些知识应用于解决现实世界问题所需的规模。Johnson和他的团队致力于将生产规模从低克规模扩大到潜在的多公斤规模，同时优化mof的特性，以最高效率运行。

在他的团队中，有三名博士生经历了学术和工业研究实验室。约翰逊说:“作为项目协调员，我的目标是帮助学生了解企业的一些需求以及行业的运作方式，同时确保研究仍在项目的重点范围内。”“能与下一代研究科学家和新型MOF技术合作真是太棒了。”

用软件支撑创新之路

Hindocha于2013年从英国伦敦帝国理工学院(Imperial College London)获得博士学位，研究用于医学成像的放射性同位素，之后她开始在JM担任研究科学家，后来晋升为高级科学家，并领导MOF开发工作。2016年，在经过三年的实验室研究后，她转任项目经理，现在在JM管理一个全球软件工具的实施，监督新产品引入(NPI)。

将一个化学领域的知识应用到另一个领域，这就是创新解决方案的来源

该工具旨在帮助JM跨所有业务领域管理项目。由于新产品是创新的关键组成部分，拥有管理项目管道的工具是有利的，有助于在整个新产品导入过程中展开对话，提高意识和能见度。“这可以是在前端，我们在那里产生想法，比如‘我有一个关于技术的新想法’或‘这项技术可以应用到这个市场’;到具体的应用以及它如何帮助客户，”Hindocha解释道。“这使我们能够更好地管理整个业务的整个投资组合，并确保在正确的时间做出正确的决定。”

Hindocha说，我对这种连通性非常感兴趣。“我从一个专注于某一特定研究领域的实验室，转变为一个更全面的角色，这真的很有趣。你可以看到，不同业务领域的所有部件都被整合到了一起。

她在学术界、研究科学家角色和现在的项目经理职位之间的转变并没有让Hindocha感到困扰。她说:“对我来说，能够开发新事物、在新领域创新是我在所有不同领域都在做的事情。”“将一个化学领域的知识应用到另一个领域，这就是创新解决方案的来源，使其具有巨大的价值。”这是我从博士学位中获得的可转移技能，以及在JM接触不同人的机会的结合。”

探索能更长久保存食物的材料

安德鲁·科尼什(Andrew Cornish)是JM的资深科学家。2013年，他在英国诺丁汉大学(University of Nottingham)获得有机金属化学博士学位后，直接加入了该公司。他解释说:“我的博士学位是研究基础化学，试图创造不受支撑的金属-铀键，以获得清理铀的潜在知识。”“从学术界到工业界的转变是不同的，但真的很有趣;从研究基本原理转向专注于短期产品应用的项目。”

康沃尔现在正运用他的专业知识开发新的乙烯清除剂，帮助延长新鲜农产品的保质期。乙烯是水果和蔬菜释放的一种激素，可以调节某些农产品的老化和成熟过程。将其从产品周围的直接环境中移除通常有助于延迟这些过程，并延长其可储存性和保质期。

我们正在尽自己的一份力量，尽可能地防止食物浪费

他与JM另一个部门的同事合作，开发了气调包装(MAP)，它可以调节新鲜农产品周围的大气气体，以延长保存期和保质期。康沃尔说:“我们的技术与MAP组件结合使用，可以帮助许多农产品延长几周或几个月的保质期。”“我们希望通过优化可以进一步扩大这一范围。就我们而言，我们关注的不是延长食品在世界各地运输的时间，而是减少食物浪费。”

食物浪费是一个全球性的大问题。联合国粮食及农业组织估计世界上生产的供人类消费的粮食约有三分之一被损失或浪费．在任何一批新鲜农产品中，有一小部分会在到货时过熟，需要丢弃。安德鲁说:“通过延长包装内的保质期，我们可以帮助降低这一比例。”“我们正在尽自己的一份力量，尽可能地防止食物浪费。”

发现未来的酶催化剂

当Ahir Pushpanath从伦敦大学伯克贝克学院(Birkbeck University of London)获得博士学位后，他想继续使用他在工业环境中开发的酶分析计算技能。五年前加入JM，他开始在一个小型生物催化团队工作，进一步开发现有的酶组合，用于工业化学转化。由于成功地演示并将他的计算生物学和生物信息学方法集成到生物催化工作流程中，Pushpanath于2017年7月被任命为生物催化酶开发部门的团队负责人。他与一个包括分子生物学家、分析化学家和机器人专家在内的多学科团队一起，继续发现和开发可行的生物催化剂，可用于催化精细化工行业所需的一系列化学反应。

为正确的反应确定正确的酶并不是一项简单的任务，因为不同的酶几乎是无限可用的。目前，大型公共数据库拥有数以亿计的功能不明的天然酶序列的信息，每个序列都有独特的氨基酸组合。普什帕纳特解释说:“这既是酶工作的美妙之处，也是挑战所在。”“我们需要在数百万个潜在序列中找出最活跃的酶。”

为了明天的化学，我们可以拥抱生物学

确定正确的生物催化剂依赖于合理地将可能性的数量缩小到更易于管理的一组酶序列，然后进行筛选，最好使用机器人技术。普什帕纳特致力于识别被描述为“混杂”的酶。这意味着它们可以促进其主要反应之外的反应，并显示广泛的底物范围。被鉴定为潜在生物催化剂的酶“命中”也可以通过诱变进行微调，以执行所需的合成化学反应。识别这些酶需要计算算法。该团队基于蛋白质建模研究和基于分子与活性位点之间相互作用的计算形成了假设。然后，算法使用它们来筛选已知的酶，以确定具有有效催化所需的氨基酸残基先决条件的序列。

“使用我们的方法，我们可以在两个月内从数据库中的数百万个酶序列中确定、生产和测试10-15个酶序列，其中一种酶很有可能催化给定的反应。”普什帕纳特解释道。“然后我们选择最佳效果，并进行进一步的计算测试，以最大限度地提高工业过程的效率。”所有这些流程都可以在一个无缝的工作流程中进行。”

制药工业越来越依赖于选择性合成手性分子，如手性胺和醇，而生物催化为这些产品提供了高效和选择性的途径。它能有效地为许多药物成分提供手性中间体。此外，生物催化与快速增长的合成生物学领域之间的协同作用是一个可以代表API开发未来的主题。

普什帕纳特说:“我认为我们在生物催化方面的创新确实展示了科学研究采用跨学科方法的优势。”“我们已经证明，我们可以拥抱生物学，来研究明天的化学。”

Johnson, Hindocha, Cornish和Pushpanath只是JM的四位创新者，他们致力于创造下一代材料和技术，为我们的客户提供解决方案，并对我们的星球产生积极影响。创新和新发现是任何科学公司的核心，而不是在这里讨论的那些。但是，除了正确的科学技术，每一项新发现都需要正确的头脑提供正确的专业知识。JM正在寻求通过发展下一代科学创新来解决困难的全球挑战。通过结合新颖的跨学科研究和寻找下一代创新者，可以克服这些挑战并取得新的发现。

利兹·罗塞尔(Liz Rowsell)是庄信万丰的研发总监

注:eLNO是庄信万丰集团公司的商标