Нобелови лауреати – 1952 година

Арчър Мартин (Archer Martin)

1 март 1910 г. – 28 юли 2002 г.

Нобелова награда за химия (заедно с Ричард Синг)

(За откриването на метода разпределителна хроматография.)

Английският биохимик Арчър Джон Портър Мартин е роден в Лондон. Той е най-малкото от децата и единствен син в семейството на медицинската сестра Лилиан Кейт (Браун) и Уилям Арчър Портър Мартин. На 19 години Мартин постъпва в Кеймбриджкия университет, като получава стипендия, която му дава право да учи по специалността инженер химик. Но след като се запознава с биолога Дж. Б. С. Холдейн, Мартин проявява интерес към биологията и като променя посоката на научните си знания, получава през 1932 г. степента бакалавър по биохимия, а през 1936 г. – докторска степен.

Като студент в Кеймбриджкия университет Мартин работи в „Дан нютришънъл лаборатри“ (хранителната лаборатория на компанията „Дан“) над разделянето и обособяването на витамините. Благодарение на тази работа той придобива значителен опит при разделянето на тясно свързани помежду си химически компоненти с помощта на такива методи като фракционна дестилация, екстракция с разтворители и други аналогични технологии, свързани с разпределението на компонентите между две фази. При разпределение по метода на обратния поток, сместа, която предстои да бъде разделена, се разтваря последователно в два разтворителя, които не се смесват и които, преминавайки паралелно, се движат в две противоположни посоки. Понеже компонентите на сместа имат различни сходства с разтворителите, накрая се разделят на два потока. При хроматографския метод едната фаза преминава през друга, неподвижна твърда фаза, която притежава особен афинитет към анализираните вещества. Смесите се разделят на съставящите ги компоненти в зависимост от това кои от анализираните вещества се задържат по-силно от дадената фаза. Тъй като в случай, че се анализират оцветени вещества и отделните ивици могат да се видят, тази технология е получила названието си хроматография. А безцветните вещества се откриват с помощта на ултравиолетови лъчи или на химически индикатори, които дават цветна реакция с компонентите на сместа.

През 1906 г. руският ботаник Михаил Цвет разработва технология, наречена адсорбционна, или колонна хроматография, при която сложни смеси се пропускат през дълга стъклена тръба, напълнена с фино раздробени вещества. Скоростта на преминаване през тази смес от горната част на тръбата до долната зависи от привличането на молекулите от пълнителя и от скоростта на пропускане на разтворителя. Въпреки че този метод е удобен за разделяне на растителни пигменти, той е ограничен в избора на запълващи материали. Още като ученик Мартин конструира колона за фракционна дестилация от съединени бурканчета от кафе в своята намираща се в мазето на къщата лаборатория. По-късно Чарлз Мартин, научен ръководител на Мартин, му предлага да работи в сътрудничество с завършилия Кеймбриджкия университет Ричард Синг върху разделянето на аминокиселините, които са основа на белтъчните молекули. Опитите да се създаде приспособление за екстракция с обратни потоци, за да се анализират тези компоненти, не довеждат до успех, защото двамата не успяват да намерят удовлетворителна смес от движещи се срещуположно два подходящи разтворителя.

Мартин и Синг използват принципа на дестилация с обратни потоци в колонната хроматография. При този метод колона от силикагел, който задържа много добре водата, служи за неподвижна фаза, за подвижна фаза се използва хлороформ, а за индикатор – метилоранж. Анализът на разделените аминокиселини от реакцията им с нинхидрин (кристален окислител) и сравнението на индивидуалните им ивици с аналогични данни за чистите съединения позволява да се определи съставът на сместа от аминокиселини. Този аналитичен подход е наречен разпределителна хроматография, защото, макар в него да се използва технологията на хроматографията, той зависи и от химическото разпределение на разтвореното вещество между двата разтворителя, използвани в колоната. Носителят, използван за накрайник на колоната, е инертен и служи само за удържане на единия от потоците. За разлика от адсорбционната хроматография разпределителната хроматография позволява да се разшири изборът на разтвори и други материали.

През 1938 г. Мартин заема длъжността биохимик в лабораторията на Научноизследователската асоциация на вълнената промишленост, където по-късно започва да работи и Синг. Продължавайки да си сътрудничат, двамата учени откриват, че целулозата е добра среда за задържане на водата при колонната хроматография. Това откритие ги довежда през 1944 г. до разработването на метода на хартиената хроматография, при който като носител се използва хартиен филтър. В съответствие с този метод капка от подлаганата на анализ смес се слага на единия край на плосък хартиен филтър, който след това се поставя в стъклена вдлъбнатина в цилиндър, съдържащ органичен разтворител, наситен с вода. Хартията попива водата, докато другите вещества се движат надолу по нея под въздействието на капилярните сили. Аминокиселините, по-разтворими в органичната фаза, се движат заедно с органичния разтворител, а веществата, които са по-разтворими във водна фаза, остават близо до стартовата точка. След като хартията се вземе и се изсуши, може да се третира с химически индикатор, за да се види местоположението на всеки компонент, чиято миграция е характерна константа за всяка система от разтворители.

Двумерната хартиена хроматография (която протича последователно в две направления под прав ъгъл в различни системи от разтворители) осигурява и по-нататъшно разделяне и позволява да се анализират сложни смеси без много материални разходи и усилия. Хартиената хроматография е възприета бързо в много отрасли на химията и довежда до важни открития, засягащи структурата на белтъчините, антибиотиците, ваксините, полизахаридите и редките земни елементи.

През 1946 г. Мартин става ръководител на отдела за биохимични изследвания в „Бутс пюър дрог къмпани“, Нотингам. През следващите две години проучва разпределителната хроматография на мастните киселини, работейки към медицинския научноизследователски съвет на института „Листър“ в Лондон, а след това заема длъжността биохимик и ръководител на отдела по физическа химия в Националния институт за медицински изследвания в Мил хил (Лондон).

През 1953 г. Мартин, заедно с Е. Т. Джеймс, разработва метод за газовотечна хроматография. При този метод инертен газ, аргон, хелий или азот, служи за мобилна фаза, която тече над инертно твърдо вещество, напоено с нелетлива течност (силиконово масло или спирт с висока молекулярна маса). Този метод се оказва особено полезен за характеристика на мастни киселини и стероидни смеси, налични в количества, измерени в микрограмове.

От 1959 до 1970 г. Мартин е директор на „Абътсбъри лабортриз лимитейд“, след това в продължение на три години е консултант на „Уелкъм фаундейшън лимитейд“, след което става член на Съвета за медицински изследвания като професор по химия Съсекския университет.

През 1943 г. Мартин се жени за учителката Джудит Багенал. Семейството има три дъщери и двама сина. В младежките си години ученият се занимава с алпинизъм, планеризъм и джудо.

Многобройните награди на Мартин включват медала Берцелиус на Шведското медицинско дружество (1951 г.), наградата Джон Скот, присъждана от град Филаделфия (1958 г.), медалът Джон Прайс Уезтерил (1959 г.) и медала Франклин на Франклиновия институт (1959 г.), японския правителствен Орден на Изгряващото слънце (1972 г.) и медала Рандолф Мейджър на Кънектикътския университет (1979 г.). Той е член на Лондонското кралско дружество, а също така и на много други научни дружества.

Превод от руски: Павел Б. Николов