Арчер Мартин

Биография

Он был младшим из четырех детей и единственным сыном в семье медицинской сестры Лилиан Кейт (Браун) и врача Уильяма Арчера Портера Мартина. В 19 лет М. поступил в Кембриджский университет, получив стипендию, которая позволяла ему приобрести специальность инженера-химика.

Однако после знакомства с биологом Дж.Б.С. Холдейном М. заинтересовался биологией и, изменив направление своих научных занятий, получил в 1932 г. степень бакалавра по биохимии, а в 1936 г. – докторскую степень.

Будучи студентом Кембриджского университета, М. работал в «Данн нью-тришнл лаборатри» (лаборатории питательных веществ компании «Данн») над разделением и выделением витаминов. Благодаря этой работе он приобрел значительный опыт в разделении тесно связанных между собой химических компонентов с помощью таких методов, как фракционная перегонка, экстракция растворителем, и других аналогичных технологий, связанных с распределением компонентов между двумя фазами. При распределении методом противотока смесь, которую предстоит разделить, вновь и вновь растворяется в двух несмешивающихся растворителях, которые, минуя друг друга, движутся в противоположных направлениях. Поскольку компоненты смеси обладают разными средствами с растворителями, они в конце концов разделяются на два потока. При хроматографическом методе одна фаза проходит через другую, неподвижную твердую фазу, которая обладает особым сродством с анализируемыми веществами. Смеси разделяются на составляющие их компоненты в зависимости от того, какие из анализируемых веществ сильнее удерживаются определенной фазой. Поскольку в случае, когда анализу подвергаются окрашенные вещества, отдельные полосы можно видеть, эта технология получила название хроматографии. Бесцветные же вещества обнаруживаются с помощью ультрафиолетовых лучей или химических индикаторов, которые дают цветную реакцию с компонентами смеси.

В 1906 г. русский ботаник Михаил Цвет разработал технологию, названную адсорбционной, или колоночной, хроматографией, в соответствии с которой сложные смеси пропускаются через длинную стеклянную трубку, наполненную тщательно измельченными веществами. Скорость прохождения этой смеси от верхней части трубки к нижней зависит от притяжения молекул наполнителем и от скорости пропускания растворителя. Несмотря на то что этот метод был удобен для разделения пигментов растений, он был ограничен выбором наполняющих материалов. Еще будучи школьником, М. сконструировал колонну для фракционной перегонки из спаянных вместе банок из-под кофе в своей размещенной в подвале дома лаборатории. Позднее Чарлз Мартин, научный руководитель М., предложил ему работать в сотрудничестве с выпускником Кембриджского университета Ричардом Сингом над разделением аминокислот, представляющих собой основу белковых молекул. Попытки создать приспособления для противоточной экстракции с целью анализа этих компонентов не увенчались успехом, поскольку не удалось добиться удовлетворительной смеси двигающихся навстречу друг другу подходящих растворителей.

М. и Синг применили принцип противоточной перегонки к колоночной хроматографии. При этом методе колонны силикагеля, который очень хорошо удерживает воду, служат в качестве неподвижной фазы, хлороформ используется для подвижной фазы, а метилоранж является индикатором. Анализ разделенных аминокислот реакцией с нингидрином (кристаллическим окислителем) и сравнение индивидуальных полос с аналогичными данными для чистых соединений позволяли определить состав смеси аминокислот. Этот аналитический подход был назван распределительной хроматографией, поскольку, хотя в нем и используется технология хроматографии, он зависит еще и от химического распределения растворенного вещества между двумя растворителями, используемыми в колонне. Носитель, применяемый для насадки колонны, инертен и служит лишь для удержания одного из потоков. В отличие от адсорбционной хроматографии распределительная хромотография позволила расширить выбор растворителей и насадочных материалов.

В 1938 г. М. занял должность биохимика в лаборатории Научно-исследовательской ассоциации шерстяной промышленности, где позднее стал работать и Синг. Продолжая сотрудничать, эти двое ученых обнаружили, что целлюлоза представляет собой хорошую водоудерживающую среду для колоночной хроматографии. Это открытие привело их к разработке в 1944 г. метода бумажной хроматографии, при котором в качестве носителя применяется фильтровальная бумага. В соответствии с этим методом капля подвергаемой анализу смеси помещается на один конец полоски фильтровальной бумаги, которая затем закладывается в стеклянное углубление в цилиндре, содержащее органический растворитель, насыщенный водой. Бумага связывает воду, в то время как другие вещества перемещаются вдоль бумаги под действием капиллярных сил. Аминокислоты, более растворимые в органической фазе, движутся вместе с органическим растворителем, а те вещества, которые более растворимы в водной фазе, остаются ближе к стартовой точке. После того как бумага удалена и высушена, ее можно «проявить» химическим индикатором, чтобы увидеть местоположение каждого компонента, чья миграция представляет собой характерную константу для каждой системы растворителей.

Двухмерная бумажная хроматография (хроматография происходит последовательно в двух направлениях под правильным углом в различных системах растворителей) обеспечивает также дальнейшее разделение и позволяет проводить анализ сложных смесей без высоких материальных затрат и усилий. Бумажная хроматография была быстро принята на вооружение во многих отраслях химии и привела к важным открытиям, касающимся структуры белков, антибиотиков, вакцин, полисахаридов и редкоземельных элементов.

В 1946 г. М. стал руководителем отдела биохимических исследований «Бутс пьюар драг компани» в Ноттингеме. В течение последующих двух лет он изучал распределительную хроматографию жирных кислот, работая в медицинском научно-исследовательском совете Листеровского института в Лондоне, затем занял должность биохимика и руководителя отдела физической химии Национального института медицинских исследований в Милл-Хилле (Лондон).

В 1952 г. М. и Сингу была присуждена Нобелевская премия по химии «за открытие метода распределительной хроматографии». Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Арне Тиселиус сказал: «Открытие вами метода распределительной хроматографии дало науке новый инструмент, который уже доказал свою полезность при проведении огромного количества важных научных изысканий. Он предоставил возможность исследователям в области химии, биологии и медицины не только приступить к разрешению, но и успешно разрешать проблемы, ранее казавшиеся безнадежно запутанными».

В 1953 г. М. совместно с Э.Т. Джеймсом разработал метод газожидкостной хроматографии. При этом методе инертный газ, такой, как аргон, гелий или азот, служит мобильной фазой, которая протекает над инертным твердым веществом, пропитанным нелетучей жидкостью (силиконовым маслом или спиртами с высокой молекулярной массой). Этот метод оказался особенно полезным для характеристики жирных кислот и стероидных смесей, имеющихся в количестве, измеряемом микрограммами.

С 1959 по 1970 г. М. был директором «Эбботсбари лаборатриз, лимитед», затем в течение трех лет консультантом «Уэлком фаундэйшн, лимитед», после чего вошел в Совет по медицинским исследованиям в качестве профессора химии Сассекского университета.

В 1943 г. М. женился на учительнице Джудит Бейджнал. У супругов три дочери и два сына. В молодости ученый с удовольствием занимался альпинизмом, планеризмом и джиу-джитсу.

Многочисленные награды М. включают: медаль Берцелиуса Шведского медицинского общества (1951), награду Джона Скотта, присужденную г. Филадельфия (1958), медаль Джона Прайса Уэзтерилла (1959) и медаль Франклина Франклинского института (1959), японский правительственный орден Восходящего Солнца (1972) и медаль Рэндолфа Мейджора Коннектикутского университета (1979). Он является членом Лондонского королевского, а также многих других научных обществ.