格物书院的医学院,设在清竹苑扩建后的东侧,与林薇薇主持的女子学堂相邻又相对独立。这里没有工坊的喧嚣与炉火,却另有一种混合着草药清苦、酒精微醺以及某种隐约腐败气味的独特氛围。自从显微镜揭示了水滴中游弋的“微虫”,以及云湛提出“细胞”作为生命基本单元的假说后,书院中对疾病成因的探究,便不再仅仅停留在风寒暑湿、阴阳失调的传统框架内。一种模糊却日益强烈的怀疑开始滋生:许多令人束手无策的溃烂、发热、乃至“时疫”,或许与那些肉眼难见的微小生灵有关。
这一方向的探究,主要由沈括兼领,他如今不仅是化学与显微镜研究的核心,也因兴趣和云湛的引导,涉足医理与“微虫”的关联研究。数年间,他和医学院的几位同窗(包括对医术兴趣浓厚的周慧,以及后来加入的、原女子学堂的优异学生),系统观察了创伤脓液、腐败物、乃至病患的某些分泌物,在显微镜下发现了形态各异、数量惊人的微生物。他们开始尝试记录不同病症与特定微生物形态的粗略关联,并设计简单的实验,测试常见药物(如酒、醋、某些煮沸的草药汁)对这些“微虫”的杀灭效果。效果时有时无,且往往在模拟的“体液中”大打折扣。
真正的转机,源自一次“失败的污染”。医学院一位负责培养某些常见霉菌(用于观察形态)的学徒,某日匆忙间将几块准备丢弃的、长满青绿色霉菌的馒头,与一些培养着化脓链球菌(他们根据形态暂命名)的琼脂(用鱼胶、肉汤等自制的简陋培养基)平板堆放在了一起。数日后清理时,沈括偶然发现,在那些青绿色霉菌生长区域的周围,原本应该茂密生长的链球菌菌落,竟然出现了一圈清晰的空白地带,仿佛被某种无形的力量抑制甚至清除了。
这个现象立刻引起了沈括的高度警觉。他重复了这个“偶然”的实验,将不同来源的青霉菌(从腐烂瓜果、陈年谷物上分离)移植到布满各种致病菌(他们已经能勉强分离培养少数几种)的平板上。结果并非每次都成功,但确实有几次,青霉菌周围出现了明显的抑菌圈。显微镜下观察,抑菌圈边缘的细菌形态萎缩、破碎。
“这青霉能克制‘脓菌’!”沈括难掩激动,立刻将这一发现报告给云湛和医学院的同仁。
云湛听闻,心中震动远甚于旁人。他强压着翻涌的情绪,指示沈括小组将此作为最高优先级的课题,并严格保密。他提供了关键的方向指引:“此青霉所产克制‘微虫’之物,或存在于其分泌之汁液中。须设法将其提取、纯化,并验证其对活体之疗效与毒性。过程须极度谨慎,步步为营。”
提取与纯化之路,其艰难不亚于寻找星纹钢配方,甚至更为微妙危险。他们首先需要大量培养青霉菌。试验了数十种培养基(主要是不同谷物、豆类的煮汁或浸泡液),才找到几种能让青霉菌生长较快且似乎产“有效物”较多的配方。培养在陶罐、瓷盘中进行,需要严格保持洁净(他们用煮沸和酒精擦拭来尽可能做到),避免其他杂菌污染。
最初的提取尝试简单粗暴:将长满青霉菌的培养基浸泡在清水或稀盐水中,然后过滤。得到的滤液确实在体外实验中表现出抑菌能力,但极其微弱,且不稳定,杂质极多。直接用于感染的小鼠(书院开始用小鼠做少量实验),效果微乎其微,有时反而因杂质引起不良甚至致命反应。
他们意识到必须纯化。然而,在这个没有现代化学分离技术的时代,这无异于大海捞针。沈括带领小组,运用书院已有的化学知识,尝试了沉淀法(加入不同物质使杂质或目标物沉淀)、吸附法(用木炭、黏土等吸附杂质)、分部萃取法(尝试用不同极性的溶剂,如酒精、乙醚的简陋替代品)……失败是常态。往往一步纯化操作后,活性物质损失殆尽,或者与更危险的杂质混在一起。
过程漫长而令人沮丧。记录本上写满了各种溶剂的配比、温度、ph值(用石蕊试纸的原始版本判断)的尝试,以及随之而来的、大多令人失望的抑菌圈测试结果。实验动物(小鼠)的死亡率很高,有的是感染致死,有的却是死于提取液的毒性。小组气氛一度低迷,有人开始怀疑这青霉菌的效用是否被夸大,或者其有效成分根本无法安全提取。
转折点出现在他们对发酵液酸碱性影响的系统研究上。在一次偶然调整培养液初始酸碱度后,他们发现某一特定弱酸环境下,青霉菌的代谢产物似乎有所不同,且后续用冷乙醇(经过反复蒸馏提纯)进行分步沉淀时,在某一特定的乙醇浓度和低温条件下,得到了一小撮极其微少的淡黄色粉末。溶解后,其体外抑菌活性,比最初的粗提液强了数十倍不止,且对实验小鼠的急性毒性测试显示,在较低剂量下相对安全。
他们小心翼翼地重复这个过程,优化每一步:发酵条件的控制(温度、通气、时间)、酸化工序、低温乙醇沉淀的浓度与温度梯度、以及最后用活性炭(特制)脱色和去除热原(他们尚不知此概念,但观察到某些杂质会引起发热反应)的步骤。一套极其原始、低效、但可重复的“提纯工艺”雏形,在无数次失败后,终于被摸索出来。
最终得到的产物,是一种略带黄色、易潮解、产量极低(数十升发酵液仅得数毫克)的粉末。沈括将其命名为“青霉抑素”。在确保相对无菌的条件下(煮沸器械、用酒精消毒操作区域),他们用最精细的天平称取微量粉末,溶解于严格灭菌的生理盐水(浓度概念)中。
第一次真正的活体疗效实验,对象是几只已经出现严重皮下脓肿、高热萎靡、几乎必死无疑的实验兔。沈括颤抖着手,用特制的细小针管(玻璃吹制,极其珍贵),将微量的“青霉抑素”溶液注射到病兔体内。另设几只同样病重的兔子不予治疗,作为对照。
等待的时间如此漫长。对照组的兔子在一天内相继死亡,剖检可见内脏布满脓疡。而接受注射的三只兔子,在注射后数小时,高热竟开始缓慢减退;次日,脓肿未见扩大,其中两只精神稍振;第三日,一只兔子因感染过重或药物剂量不足仍死亡,但另外两只竟然奇迹般地开始进食,脓肿逐渐局限、软化。最终,这两只兔子活了下来,伤口慢慢愈合。
当结果确凿无疑地呈现在眼前时,整个参与的研究小组鸦雀无声,随即爆发出压抑已久的、混合着狂喜、哽咽与难以置信的惊呼。周慧更是泪流满面,她亲眼见过太多因产褥热、外伤感染而痛苦死去的妇人,深知这微小粉末可能意味着什么。
消息严格控制在最小范围内。云湛亲自听取了汇报,查看了所有记录和存活的兔子。他沉默良久,才缓缓开口,声音带着不易察觉的颤抖:“此物……意义非凡。然其产量稀微,工艺粗陋,疗效与毒性之界限尚未完全探明,绝不可轻用。接下来,须做三件事:第一,不惜代价,优化发酵与提纯工艺,哪怕只提高一丝产量、一点纯度;第二,系统研究其在不同类型感染(他们已能勉强模拟几种)中的疗效,探索安全剂量与给药方式;第三,也是最紧要的——严格保密。此物若处置不当,或滥用,或泄露,皆可能酿成大祸。所有参与人员,须再立重誓。”
他看向沈括和周慧等人,目光深邃而凝重:“尔等所触碰的,或许是生灵存续之一线天机。务必如履薄冰,以仁心驾驭此力。首要之务,是救人,是完善。非到万不得已、确有把握且伦理无亏时,绝不可用于人体。书院医学院之存立与声誉,乃至无数生命之希望,皆系于此物之慎用。”
青霉素的微光,终于在古老的东方,于一个海边书院简陋的实验室里,极其微弱地亮起。它还很弱小,产量低得可怜,工艺远不成熟,前方有无数的科学、伦理与实践难题。但这道微光,确确实实地照亮了一条对抗无形死神的、前所未有的路径。格物致用的精神,在探索生命与健康的战场上,取得了第一场艰难而意义深远的、静默的胜利。这胜利的果实,虽小如芥子,却重若千钧,承载着跨越时代的智慧与对生命的无限敬畏。